2015 Fiscal Year Annual Research Report
混乱原理に基づく高エントロピー・バルク金属ガラスの創製、性状の解明と応用化
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24360284
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
竹内 章 東北大学, 金属材料研究所, 特任教授 (40250815)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
網谷 健児 東北大学, 金属材料研究所, 特任准教授 (30463798)
湯葢 邦夫 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00302208)
和田 武 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10431602)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 高エントロピー合金 / バルク金属ガラス / 強磁性 / 六方稠密充填構造 / 計算機科学 / 合金設計 / 定比化合物 / 等原子分率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Fe、Co、Ni、B、Siから構成される等原子分率に近い組成の合金、すなわち、Fe25Co25Ni25(B, Si)25合金が臨界直径1.5ミリメートルの高エントロピーバルク金属ガラスとして作製できることを新規に見出した。この合金は、3624MPaの降伏強度と3.1%の大きな塑性伸びを示し、これまでに見出された高エントロピーバルク金属ガラスを凌ぐ優れた機械的性質を示す。また、この合金は、世界初の強磁性高エントロピーバルク金属ガラスであり、その飽和磁化は0.87 T、保磁力は1.1 A/m、１kHzにおける有効透磁率は19,800の優れた軟磁性を示す。さらに、昨年度、世界初となる六方稠密充填構造の高エントロピー合金として報告した重希土類元素を主とするYGdTbDyLuおよびGdTbDyTmLu合金に続き、６元系等原子分率合金で遷移金属から構成されるScYLaTiZrHf合金が複相の六方稠密充填構造を有することを見出した。このScYLaTiZrHf合金は、YおよびLaリッチ相とTi、Zr、Hfリッチ相の２相からなっており、Scは両相に均一に分布していることを元素マッピングで明らかにした。遷移金属元素のみから構成されるこの合金は、今後、六方稠密充填構造を有する高エントロピー合金の開発にとって重要な知見である。一方、二元系合金の定比化合物の結晶学的情報をまとめたペティフォーマップを利用して、1:1化合物の結晶情報を利用した新規高エントロピー合金の合金設計を提唱した。この指針に基づき、CsCl構造をもつ２つの合金、すなわち、Cu4GdTbDyY合金とAg4GdTbDyY合金から設計されたCu2Ag2GdTbDyY合金がCsCl構造をもつ新規エントロピー合金であることが確認された。
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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
本年度は、強磁性高エントロピーバルク金属ガラスの作製に成功し、世界初の作製例として報告した。さらに、昨年度、これまでに報告例がなかった六方稠密充填構造の高エントロピー合金の作製に成功しており、本研究で構築した合金設計に従った合金開発が順調に機能して、継続的に新規合金を発見できる状態が続いている。このように、新規高エントロピー系合金の開発に関しては、大きな成果を挙げており、研究は概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、研究期間の最終年度であることから、研究目的に掲げた応用化・実用化の検証として溶射コーティング特性や耐食性の測定などの研究を展開するとともに、研究総括に尽力する。その他、研究目的の中では、合金探査に注力し、特に、準結晶単相構造を有する高エントロピー合金の創製に挑戦する。研究期間内に得た新規知見を論文および書籍執筆で纏め上げ、研究成果の国内外への発信に尽力する。
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| Causes of Carryover |
今年度(2016年２月)に外国出張を行ったが、その決算状況の把握に時間を要したため、64,167円の次年度使用額が生じた。この次年度使用額を今年度に無理に執行するよりも、来年度、有効的に執行すべきと判断したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
来年度は、研究期間の最終年度であり、次年度使用額の64,167円は研究取り纏めのために有効的に執行する計画である。
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