2018 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization of microscopic multiple strain in iron based alloys with large elastic anisotropy
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17H03422
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鈴木 茂 東北大学, マイクロシステム融合研究開発センター, 教授 (40143028)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今福 宗行 東京都市大学, 理工学部, 教授 (00183012)
熊谷 正芳 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (20582498)
佐藤 成男 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (40509056)
小貫 祐介 茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 産学官連携助教 (50746998)
川又 透 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90638355)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 弾性異方性 / 磁気弾性効果 / 鉄合金 / 磁歪 / 逆磁歪 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
弾性異方性の大きい鉄合金として、Fe-Ga合金単結晶（主にCube方位）を取り上げ、ここではこの単結晶合金へ様々な方向へ磁場印加したときに発生する磁歪を測定した。これらの結果を従来の単純なモデルを比較したところ、実際の挙動を単純なモデルで解釈するのは困難であることが分かった。このため、実際の磁歪挙動を解釈するための新たな磁気弾性エネルギー等を考慮したモデルについて検討している。一方、弾性異方性の大きい鉄合金の多結晶材料について、弾性異方性を直接に測定するために中性子回折法による手法を検討し、そのための幾つかの多結晶のFe-Ga合金の作製準備を進めた。それらの多結晶のFe-Ga合金は、中性子回折法による弾性域での引張変形により格子ひずみの測定を行うための計画を立てた。さらに、組成の異なる合金で測定される格子ひずみから各合金の結晶方位ごとのYoung率の違い（弾性異方性）を評価することを計画している。これまでの研究では、<100>方向のYoung率が他の方位の値に比べ低いことが示されており、多結晶における弾性異方性についても検討する。また、これらの合金では表面状態が重要であるため、幾つかの焼鈍処理等を施した合金について、X線吸収分光法、X線光電子分光法等により表面状態を評価した。これらの測定結果から、高酸素分圧で焼鈍した試料では鉄やガリウムが酸化していたが、低酸素分圧下で焼鈍した試料ではガリウムの選択酸化が起こっていることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
磁場印加に伴う複雑な形状変化を示す磁歪を明らかにするには、合金単結晶を用いた実験が必要である。その実験にはある程度の大きさの試料が必要となるが、それらの試料作製には課題であった。しかし、十分な大きさを持つ単結晶を特殊な方法で育成することができ、磁場に伴う複雑な形状変化を示す磁歪をX線回折法等で測定する準備ができた。また、引張変形によるその場中性子回折を行うには、そのための治具や鉄－ガリウム合金の試験片が必要である。それらの治具や試料の作製準備では困難が予想されたが、条件を吟味することで準備することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
磁場印加で複雑に発生する磁歪をX線回折法等で測定する準備ができてきたので、Fe-Ga合金を中心に磁歪測定も可能かどうかを試みる。また、弾性変形内での多結晶のFe-Ga合金等の格子ひずみの変化を調べる準備もできてきたので、それによるYoung率等を測定する研究を進める。それとともに、幾つかの方位をもつ合金単結晶についても、中性子回折法によるその場変形（弾性域での引張変形）の実験から、測定される格子ひずみを評価する準備も進める。これらの格子ひずみに関する実験結果が得られれば、弾性異方性の大きい鉄合金の微小ひずみにおける異なる結晶粒の効果、多結晶材料における複雑なひずみ伝播なども検討することが可能となる。
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