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Study of local crystal structures and microscopic mechanism of Martensitic phase transformations using electron nano-probe

利用电子纳米探针研究马氏体相变的局部晶体结构和微观机制

基本信息

批准号：
22H01150
负责人：
津田健治
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

Ti-Ni-Fe合金に対して室温でのSTEM-CBED実験を行った。Ti-Ni-Fe合金系は、低温でマルテンサイト相転移を示す典型例の一つであり、室温の立方晶から温度を下げると低温のR相へとマルテンサイト相転移を起こす。STEM-CBED法で1nm程度の局所領域を選択してCBEDデータ取得を行い、室温の立方晶相においても低温R相に対応するナノスケールの局所構造変化が観察されることを見出した。これに対応する局所原子変位モデルを用いて、散漫散乱に対応する超格子反射強度のシミュレーションを行った。また、マルテンサイト相転移で現れるナノスケールの不均一ドメイン構造から、CBED図形の定量的な強度分布を計算するため、我々の開発してきたCBEDシミュレーションコードMBFITに、コヒーレントナノ電子プローブと3次元ナノドメイン構造を含む超格子構造モデルを取り扱う機能を実装した。この場合、元の単位胞の基本反射に加えて多数の超格子反射が現れるが、これらがコヒーレントに干渉する条件で動力学回折（多重散乱）強度計算を行う。この方法では、異なるプローブ位置および異なる試料厚さに対する計算は、ブロッホ波計算における境界条件のみの変更となり、計算コストが小さく済む利点がある。これは、試料上の多数の点からCBED図形を得るSTEM-CBED法の解析に有利である。一方で、大きな超格子を扱うため、ブロッホ波計算で対角化する行列の次数が増加して計算時間が増大するが、MPIによる並列計算およびPCクラスター計算機の利用により大幅な計算時間短縮に成功した。

Ti-Ni-Fe alloy is suitable for STEM-CBED at room temperature. Ti-Ni-Fe alloy system is a typical example of phase shift at low temperature. STEM-CBED method is used to select the local cell domain of 1nm, and the CBED data is obtained in the middle of the room temperature and cubic phase. All the atoms in the grid are scattered, and the reflection intensity of the grid is scattered. For example, if the CBED structure is not uniform, the CBED structure is not uniform. If the CBED structure is uniform, the CBED structure is uniform. In this case, the basic reflection of the unit cell is added to the calculation of the intensity of the hyperlattice reflection. This method is based on the calculation of the sample thickness and the boundary conditions. The STEM-CBED method is used to analyze the most points on the sample. The number of parallel calculations increased and the number of parallel calculations decreased significantly.