金属ガラスのナノ準結晶化メカニズムの解明とその応用

金属ガラスからのナノ準結晶析出機構として二十面体局所構造を考察し、実際にZr_<70>Cu_<30>やZr_<70>Al_<10>Ni_<20>金属ガラスと初晶ナノ準結晶の析出状態の局所環境に大きな違いがないことを明らかにしてきた。これらの研究で得られた知見をもとに、急冷過程で容易にナノ準結晶が析出するZr_<80>Pt_<20>非晶質合金の局所環境が、二十面体局所配列とZr5Pt3構造に類似の環境で構成されていることを見出した。以上の結果は、過冷却液体の安定性におよぼす二十面体局所構造や特定元素周囲の再配列の要否等、ガラスの安定性に係わる重要な知見を総合的に評価することができた成果である。二十面体局所構造が安定に生成すると考えられるZr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>(Cu,Pd)_<17.5>金属ガラスの核生成挙動を制御することで、これまで得られなかった組成範囲でバルク状ガラス合金の作製に成功した。また、これら合金の圧縮変形挙動を調べた結果、一般のバルク金属ガラスよりも優れた塑性変形能を示すことを明らかにした。このような大きな塑性変形能を発現するメカニズムとして、圧縮変形破面付近の透過電子顕微鏡(TEM)によるナノスケール解析の結果、変形帯の移動にともなって動的な微細結晶析出が起きることを確認した。さらに、このようなナノスケールの動的構造変化が、安定な局所構造の形成によって起こる局所不均質構造ならびにそれらとも密接に関連する過冷却液体の安定性に依存して発現するというメカニズムについても考察した。

金属ガラスからのナノ準結晶析出機構として二十面体局所構造を考察し、実際にZr_<70>Cu_<30>やZr_<70>Al_<10>Ni_<20>金属ガラスと初晶ナノ準結晶の析出状態の局所環境に大きな違いがないことを明らかにしてきた。これらの研究で得られた知見をもとに、急冷過程で容易にナノ準結晶が析出するZr_<80>Pt_<20>非晶質合金の局所環境が、二十面体局所配列とZr5Pt3構造に類似の環境で構成されていることを見出した。以上の結果は、過冷却液体の安定性におよぼす二十面体局所構造や特定元素周囲の再配列の要否等、ガラスの安定性に係わる重要な知見を総合的に評価することができた成果である。二十面体局所構造が安定に生成すると考えられるZr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>(Cu,Pd)_<17.5>金属ガラスの核生成挙動を制御することで、これまで得られなかった組成範囲でバルク状ガラス合金の作製に成功した。また、これら合金の圧縮変形挙動を調べた結果、一般のバルク金属ガラスよりも優れた塑性変形能を示すことを明らかにした。このような大きな塑性変形能を発現するメカニズムとして、圧縮変形破面付近の透過電子顕微鏡(TEM)によるナノスケール解析の結果、変形帯の移動にともなって動的な微細結晶析出が起きることを確認した。さらに、このようなナノスケールの動的構造変化が、安定な局所構造の形成によって起こる局所不均質構造ならびにそれらとも密接に関連する過冷却液体の安定性に依存して発現するというメカニズムについても考察した。