アトムプローブによる金属間化合物中の添加元素の合金挙動の解明

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金属間化合物に種々の合金元素を加えることにより、機械的ならびに化学的特性を改善する試みが盛んに行なわれているが、これらの元素が諸特性をどのように変化させるのかを理解するためには金属間化合物の規則格子中での第三元素の占有サイトを決定することと、これらの元素の粒界での偏析挙動を理解することが重要である。本研究ではアトムプローブを用いてX線回折やALCHEMI法などの手法では決定できないような希薄な合金添加元素のサイトを決定した.またアトムプローブの極めて高い分析の空間分解能を利用して、TiAlのラメラ-界面における第三元素の偏析挙動を解明した。具体的には加えたNi_3Al,Ni_3GeなどのL12型金属間化合物中の置換型添加元素の占有サイト、またNi3(Si,Ti)の粒界での組成変化ならびに侵入型添加元素の粒界での偏析を、さらにはTiAlCr、TiAlCrNb金属間化合物中に存在するラメラ-界面での組成的不均一ならびに異相間での合金元素および侵入型不純物元素の分配挙動などをアトムプローブFIMを用いて原子レベルで解析した。この装置により金属間化合物の任意の結晶面において一原子層毎の組成を決定することにより金属間化合物中に加えられた置換型第三元素の占有位置を定量的に決定することができた。さらにこの装置では分析の空間分解能が<0.5nm以下と従来の分析装置とは比較にならないくらい高いうえに軽元素をも定量的に解析することができるので粒界でのB,C,Hなどの偏析挙動を定量的に捕えることができた。TiAlCrのラメラ-a2相には酸素が極めて高い濃度で濃縮されていることや、水素が異相界面で偏析していることなどがあきらかとなった。