格子欠陥構造の磁気異方性による決定

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63550539
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 小野 文久 岡山大学, 教養部, 教授 (00005406)
• キーワード: 磁気異方性 / 強磁性金属・合金 / 格子欠陥と磁性の関係 / 格子間原子

研究概要

原子炉や核融合炉の炉壁材料は中性子やα線、β線や原子などの高速粒子の衝突を受け、その照射損傷が材料の物性に及ぼす影響が重要な問題となっている。金属合金中や照射損傷のメカニズムを調べるモデル実験として、高純度強磁性金属および合金について試料中に生成される格子間原子や原子空孔およびそれらの集合の対称性をトルク磁力計により決定した。高純度鉄については、格子間Fe原子は低温で磁気トルクの対称性から(110)ダンベル構造をとり、温度の上昇とともに(111)面へクラスタ-ル-プが集合することがわかった。ニッケルについては低温で(110)ダンベル構造をとり、温度の上昇ととも(110)面に集合してゆくことがわかった。高速イオン照射したFe-Ni合金では、照射により誘起された異方性成分は小さいが存在することが確認された。
さらに超高圧電子顕微鏡を用いて、純金属試料中に導入した格子欠陥と磁壁の相互作用について調べた。純鉄単結晶については欠陥生成エネルギ-しきい値の所で磁壁が移動しやすくなった。これは表面層に存在していて磁壁を固定していた欠陥が、新たな照射により再分布したためと考えられる。ニッケルについては、鉄の場合よりさらに磁壁が動きやすくなり、コバルトの場合には照射の磁壁に及ぼす効果はより小さくなった。このように磁壁移動の様子と格子欠陥の構造との間に深い関係があることがわかった。
理論的には格子間原子はその周囲から高い圧力を受けている状態と同様と考え、LMTO法によるバンド計算を行い、磁気エネルギ-を考慮して格子間原子の安定性および熱的な性質を調べた。その結果、格子間原子の生成エネルギ-しきい値、移動温度および磁気状態などが統一的に良く説明され、磁気トルク曲線が格子欠陥の対称性をよく反映していることも理論的に示すことができた。

研究成果

• [文献書誌] F.Ono,H.Maeta,J.P.Jakubovics: "Magnetovolume Effect of Self Interstitial Atoms in bcc Iron" PHYSICA B. 161. 186 (1989)
• [文献書誌] F.Ono,H.Maeta: "Thermal Expansion and Magnetocrystalline Anisotropy in hcp Cobalt" PHYSICA B. 161. 134 (1989)
• [文献書誌] F.Ono: "Pressure Effects on Magnetocrystalline Anisotropy in Transition Metals" PHYSICA B. 161. 129 (1989)
• [文献書誌] F.Ono,Lu Bang: "Magnetization Process and Torque Curves in hcp Cobalt" IEEE Trans.Mag.(INTERMAG'90,Brighton,U.K.,). (1990)
• [文献書誌] F.Ono,M.Asano,R.Tanaka,S.Endo: "Magnetization measurements in an Invar Alloy Under High Pressure" J.Magnetism and Magnetic Materials(Yamada Conference XXV on Magnetic Phase Transition,Oaska,). (1990)