2016 Fiscal Year Annual Research Report
Formation of binary bulk metallic glasses and phase selection from undercooled liquid
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26420759
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| Research Institution | Hakodate National College of Technology |
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Principal Investigator |
水野 章敏 函館工業高等専門学校, 一般理数系, 准教授 (10348500)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 金属ガラス / 過冷却液体 / 無容器浮遊法 / ガラス形成能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、昨年度に引き続き、構成元素が少ないために作製が困難な二成分系バルク金属ガラスの作製のため、無容器ガス浮遊法を用い、ガラス化の可能な合金系を探索した。これまでガラス化に成功しているZr-Cu系について、試料中に含まれる酸素含有量を適切に調整することにより、ガラス形成能が高くなることを見出している。したがって、Pd-Si系をはじめとした比較的ガラス形成能の高い合金系を対象とし、酸素含有量の制御によるガラス化を試みたが、成功には至っていない。そこで、Zr-Cu系のガラス形成過程の定量的解析に焦点を絞り、冷却曲線からガラス化に至るための臨界冷却速度の組成依存性を決定した。また、試料中に含まれる酸素含有量が臨界冷却速度へ与える影響を詳細に調べた。その結果、酸素含有量が0.3 at%程度含まれると、臨界冷却速度が100K/s程度小さくなること、また、ガラス形成可能な合金の組成範囲が10 at.%程度広がることが判明した。さらに、臨界冷却速度について、剛体球モデルを援用して熱力学的諸量から見積もり、実験結果との比較を行った。その結果、酸素含有量のわずかな増加は、混合のエントロピーよりも混合のエンタルピーに大きく寄与することを示した。
本研究成果により、これまで合金液体のガラス化を阻害すると考えられてきた酸素の存在について、微量の場合にはガラス形成能を高めることに加え、合金組成と臨界冷却速度へ与える影響について定量的に明らかにすることができた。
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