|
高品質・高性能材料の開発のための基礎的情報として拡散データは重要不可欠である。しかし、オーステナイトステンレス鋼やインコネルなどの実用構造材料およびNb_3Snのような特殊な金属間化合物においてはそれらの結晶粒は高々数10μmであり、転位密度も低くはない。これらの材料中の転位拡散、粒界拡散、体拡散のそれぞれを分離した拡散係数は放射性トレーサーを用いてサブミクロン以下の極めて短かい距離拡散させ、その濃度プロファイルを精密に測定することによってのみ得られる。このためには加熱中および冷却中の拡散を無視し得るように、急速加熱・短時間拡散温度保持・急速冷却の温度制御が可能な装置が必要である。本研究はこの条件を満足する装置を試作し、拡散精密測定に応用しようとするものである。熱源として急熱・急冷が容易な赤外線放射加熱装置を用いた。試料を真空チャンバーにセットし、高真空到達時間が短かいターボ分子ポンプを用いて排気し、赤外線はその吸収が無視し得る石英ガラス製ビューポートを透過させて試料に放射させた。拡散後の放射性トレーサーの濃度プロファイルはスパッタ・マイクロセクショニング装置を用いて測定した。本研究の試作装置を利用して、Ni基NiーCrーFe合金(インコネル)中の^<51>Crの体拡散係数および粒界拡散係数を分離して得ることができた。さらに超電導金属間化合物Nb_3Sn中の^<113>Snの拡散実験に応用し、結晶粒が10μm以下の試料を用いたにもかかわらず体拡散係数を得ることができた。さらに、比較的大きい拡散係数の測定に対しても、短時間拡散とスパッタ・マイクロセクショニングによる方法は従来の長時間拡散と機械的セクショニングによる方法よりも拡散係数を高い精度で得るのに有効であることがわかった。
|
