金属ガラスのバルク化プロセスと多機能最適化プロセス

1)本開発した高耐食性を示すNi-Cr-P-B系金属ガラス薄帯を使用してセパレータを作製し、燃料電池単セルに組み込んで発電試験を行った結果、ステンレスSUS316材セパレータよりも高い出力密度が得られることを見出した。2)Zr-Cu-Al三元系合金急冷材中の析出相は、金属ガラス形成組成域よりも低Al濃度側ではZr_2CuあるいはZrCuの金属間化合物が析出、高Al濃度側では未知の結晶相(Zr_5Al_4相あるいはZr_4Al_3相と類似の長周期構造を有する)が析出することを見出した。3)Cu-Zr-Al-Ag金属ガラスの室温〜液体窒素温度までの圧縮試験の結果、試験温度が低下するにつれてヤング率、最大圧縮応力、塑性伸びが大きくなること、およびシアバンドの相対的な量が増加することを見出した。4)バルク金属ガラスの微結晶複合化過程をレーザ照射によって明らかにすると共に特性評価を行い、結晶相の溶融再冷却では、結晶成長速度の遅さが金属ガラス形性能を大きく支配していること、摩擦摩耗特性の評価では、結晶金属と金属ガラスの摩耗特性が異なることを見出した。5)イオン注入による金属ガラス化、窒化、ポーラス化など改質層の形成過程を調査し、それら弾性率が0.5〜1.5倍にコントロールできることを明らかにした。熱処理を必要としない本プロセスが、金属ガラスの表面改質に非常に有効であることを見出した。6)Cu-Zr系複合ターゲットを用いてスパッタ過程での薄膜の結晶化挙動に及ぼす配合組成とスパッタ雰囲気の影響を調べ、Cu比率が35〜80%の比較的広範囲で非晶質構造が形成でき、スパッタガスとして10〜30%の水素を混合することで更に非晶質化が進行できることを明らかにした。上述したように、高機能特性持ったNi基金属ガラスの開発、Zr-Cu-Al三元系合金急冷材の析出相、および表面層をガラス化し、その物性を明らかにすることなどができ、金属ガラスの応用に際して必要である貴重な基礎的知見が得られた。

1)本開発した高耐食性を示すNi-Cr-P-B系金属ガラス薄帯を使用してセパレータを作製し、燃料電池単セルに組み込んで発電試験を行った結果、ステンレスSUS316材セパレータよりも高い出力密度が得られることを見出した。2)Zr-Cu-Al三元系合金急冷材中の析出相は、金属ガラス形成組成域よりも低Al濃度側ではZr_2CuあるいはZrCuの金属間化合物が析出、高Al濃度側では未知の結晶相(Zr_5Al_4相あるいはZr_4Al_3相と類似の長周期構造を有する)が析出することを見出した。3)Cu-Zr-Al-Ag金属ガラスの室温〜液体窒素温度までの圧縮試験の結果、試験温度が低下するにつれてヤング率、最大圧縮応力、塑性伸びが大きくなること、およびシアバンドの相対的な量が増加することを見出した。4)バルク金属ガラスの微結晶複合化過程をレーザ照射によって明らかにすると共に特性評価を行い、結晶相の溶融再冷却では、結晶成長速度の遅さが金属ガラス形性能を大きく支配していること、摩擦摩耗特性の評価では、結晶金属と金属ガラスの摩耗特性が異なることを見出した。5)イオン注入による金属ガラス化、窒化、ポーラス化など改質層の形成過程を調査し、それら弾性率が0.5〜1.5倍にコントロールできることを明らかにした。熱処理を必要としない本プロセスが、金属ガラスの表面改質に非常に有効であることを見出した。6)Cu-Zr系複合ターゲットを用いてスパッタ過程での薄膜の結晶化挙動に及ぼす配合組成とスパッタ雰囲気の影響を調べ、Cu比率が35〜80%の比較的広範囲で非晶質構造が形成でき、スパッタガスとして10〜30%の水素を混合することで更に非晶質化が進行できることを明らかにした。上述したように、高機能特性持ったNi基金属ガラスの開発、Zr-Cu-Al三元系合金急冷材の析出相、および表面層をガラス化し、その物性を明らかにすることなどができ、金属ガラスの応用に際して必要である貴重な基礎的知見が得られた。