結合軌道モデルによる金属間化合物の結晶構造と熱安定性の予測

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金属間化合物を高温構造材料として設計する上で重要な因子である結晶構造を予測・制御するために,結合軌道モデルと軌道電気陰性度にもとづいて結晶構造制御パラメーターの探索を検討した。その結果,原子間の結合特性を表現する2つのバンドパラメーターによって種々の結晶構造を持つ金属間化合物のマップを作成することが可能となり,任意の元素からなる金属間化合物の結晶構造を予測・制御できる可能性が見いだされた。これらのバンドパラメーターは金属間化合物の熱力学的性質と関連づけられ,化合物形成に対する安定性を予測できることも示された。また,化合物形成に対する自由エネルギーとこれらのバンドパラメーターの関係から金属間化合物の融点(あるいは固相温度)が精度良く予測されることが明かとなった。さらに,これらのバンドパラメーターは金属間化合物の機械的性質にとって重要な添加元素の優先置換位置や分配の予測に対しても有力な指標であることも解明されつつある。