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2014 年度 実績報告書

マルチスケール3次元解析によるLPSO構造形成メカニズムの解明

公募研究

研究領域シンクロ型LPSO構造の材料科学 ―次世代軽量構造材料への革新的展開―
研究課題/領域番号 26109702
研究機関東北大学

研究代表者

佐藤 和久  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70314424)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードLPSO / マルチスケール / 3次元組織解析 / 電子線トモグラフィー / 形成メカニズム / 面内形状 / マグネシウム合金 / 3次元再構成
研究実績の概要

本年度は、主としてHAADF-STEMによる一軸傾斜電子線トモグラフィー法を用いて、Mg97Zn1Gd2合金中に形成される14H型LPSOの3次元組織観察を行い、以下の知見を得た。
1. 本手法により、LPSOの空間分布を可視化することが可能であり、これまで情報の乏しかった面内方向での形状について知見を得ることができた。
2. 成長途上のLPSO面内に凹凸部が観察された。LPSO内でのコントラスト差の起源を考察する際に、溶質濃度のみでなく面内方向の形状をも考慮に入れる必要があることを示している。
3. LPSO先端部に特徴的な形状が見られ、特に60°付近の角度を有するLPSOが多く観察された。この角度は{11-20}面に相当し、LPSOの面内成長メカニズムに関係していると考えられる。
4. 電子線トモグラフィーでは、ミクロンからナノメートルまでマルチスケールな3次元組織解析が可能であり、電子回折による結晶方位に関する知見を加えることで、本手法はLPSO形成・成長過程を解明する上で有効な手段となりうる。
5. STEM-ADFモードによる加熱その場観察の結果、583 KでのGPゾーン生成・成長の様子をリアルタイムで観察することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

H26年度は、HAADF-STEMによる一軸傾斜電子線トモグラフィー法を用いて、Mg97Zn1Gd2合金中に形成される14H型LPSOの3次元組織観察を行った。その結果、LPSOの空間分布と面内形状を明瞭に再構成することができ、LPSO組織解析における本手法の妥当性を示すことができた。また、電顕内加熱その場観察によりGPゾーン生成・成長の様子をリアルタイムで観察することに成功した。このように、H26年度当初計画を概ね達成し、得られた成果をまとめた投稿論文が現在掲載可となっている(Materials Transaction7月号掲載予定)ことから、概ね順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

今年度の研究により、LPSOは形成初期段階から面内方向に著しく成長すること、超高圧電顕を利用して厚い領域を観察することによりLPSO面内形状をより正確に捉えることが可能であること、などが判明している。そこで300kVクラスの汎用電顕による3次元組織解析を念頭に、次年度は時効温度を下げて(723-753 K)かつ短時間の時効(60-300 s)を行うことにより、LPSO形成初期段階の観察を試みる。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Three-Dimensional Shapes and Distributions of Long-Period Stacking Ordered Structures in Mg97Zn1Gd2 Cast Alloys Characterized by Electron Tomography2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, S. Matsunaga, S. Tashiro, Y. Yamaguchi, T. Kiguchi, and T. J. Konno
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 56 ページ: in press

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of atomic radius of solute elements on local strain field of LPSO2015

    • 著者名/発表者名
      S. Matsunaga, T. Kiguchi, K. Sato, and T. J. Konno
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 56 ページ: in press

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Compositional transition layer around growing LPSO in Mg97Zn1Y2 cast alloys2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kiguchi, S. Matsunaga, K. Sato, and T. J. Konno
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 55 ページ: 1377-1382

    • DOI

      10.2320/matertrans.MAW201413

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Aberration-Corrected STEM Analysis of Transformation Mechanism of LPSO in Mg-Zn-Y Alloys2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kiguchi, S. Matsunaga, K. Shimmi, K. Sato, and T. J. Konno
    • 雑誌名

      AMTC Letters

      巻: 4 ページ: 168-169

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Mg-Zn-Gd 3元系合金における濃化初期過程における溶体化処理の影響2015

    • 著者名/発表者名
      山口陽平、松永修平、田代峻也、木口賢紀、佐藤和久、今野豊彦
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期(第156回)講演大会
    • 発表場所
      東京大学駒場I地区キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-03-19
  • [学会発表] Mg97Zn1Gd2合金におけるLPSO形成初期過程での三次元組織観察2015

    • 著者名/発表者名
      田代峻也、松永修平、山口陽平、佐藤和久、木口賢紀、今野豊彦
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期(第156回)講演大会
    • 発表場所
      東京大学駒場I地区キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-03-19
  • [学会発表] 電子線トモグラフィーによるMg97Zn1Gd2合金中LPSOの3次元組織解析2014

    • 著者名/発表者名
      松永修平、田代峻也、山口陽平、佐藤和久、木口賢紀、今野豊彦
    • 学会等名
      第128回東北大学金属材料研究所講演会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-11-27
  • [学会発表] Mg-Zn-RE 3元系合金における濃化層形成過程の原子分解能解析2014

    • 著者名/発表者名
      木口賢紀、松永修平、山口陽平、田代峻也、佐藤和久、今野豊彦
    • 学会等名
      軽金属学会第127回秋期大会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2014-11-16
  • [学会発表] 電子線トモグラフィーによるMg97Zn1Gd2合金の3次元組織解析2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤和久、松永修平、田代峻也、山口陽平、木口賢紀、今野豊彦
    • 学会等名
      軽金属学会第127回秋期大会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2014-11-16
  • [学会発表] Atomic Resolution Analysis of LPSO Microstructure Evolution2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kiguchi, S. Matsunaga, Y. Yamaguchi, S. Tashiro, K. Sato, T. J. Konno
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials
    • 発表場所
      ホテル日航熊本(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2014-10-07
  • [学会発表] Effect of Atomic Radius of Solute Elements on Local Strain Field of LPSO2014

    • 著者名/発表者名
      S. Matsunaga, Y. Yamaguchi, S. Tashiro, T. Kiguchi, K. Sato, T. J. Konno
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials
    • 発表場所
      ホテル日航熊本(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2014-10-06
  • [学会発表] Three-Dimensional Shapes and Distribution of LPSO in Mg-Zn-Gd Alloys Characterized by Electron Tomography2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, S. Matsunaga, S. Tashiro, Y. Yamaguchi, T. Kiguchi, T. J. Konno
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials
    • 発表場所
      ホテル日航熊本(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2014-10-06
  • [学会発表] 電子線トモグラフィーによるMg97Zn1Gd2中LPSOの3D観察2014

    • 著者名/発表者名
      松永修平、田代峻也、山口陽平、佐藤和久、木口賢紀、今野豊彦
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期(第155回)講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-25
  • [学会発表] 濃化元素種がLPSO相の弾性場に及ぼす影響2014

    • 著者名/発表者名
      松永修平、木口賢紀、佐藤和久、今野豊彦
    • 学会等名
      第127回東北大学金属材料研究所講演会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-05-28
  • [学会発表] Mg-Zn-Y合金におけるLPSO相変態過程のHAADF-STEM解析2014

    • 著者名/発表者名
      木口賢紀、松永修平、新見健輔、佐藤和久、今野豊彦
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2014-05-12
  • [学会発表] Aberration-Corrected STEM Analysis of Transformation Mechanism of LPSO in Mg-Zn-Y Alloys2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kiguchi, S. Matsunaga, K. Shimmi, K. Sato, T. J. Konno
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC4)
    • 発表場所
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • 年月日
      2014-05-08

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公開日: 2016-06-01  

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