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中性子散乱による融体・金属ガラスの構造ゆらぎとダイナミックス

由于中子散射导致熔体和金属玻璃的结构波动和动力学

基本信息

批准号：
15074208
负责人：
福永俊晴
金额：
$ 28.99万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15074208/
关键词：
金属ガラス中性子回折中性子非弾性散乱多面体解析リバースモンテカルロ法 20面体構造プリズム構造ボゾンピーク X線回折構造因子二十面体構造三角プリズム構造リバースモンテカルロ中性子散乱原子構造構造モデル水素吸蔵組成ゆらぎ

项目摘要

金属ガラスの安定性は金属ガラスを構成する短範囲構造ユニットや中距離構造と深い関係があると考える。さらに、非平衡状態では安定になるための原子の動きがあることから、原子の運動とも深く関わっていると考えられる。熱的に安定なCu-Zr金属ガラスは20面体的な構造ユニットが多く存在するが、Ni-Zr金属ガラスはNi-Zr系の安定結晶を構成している三角プリズム構造が多く存在することが明らかになった。そのNi-Zr系金属ガラスにA1などの第三元素を添加することにより熱的安定性が増すが、そのときの構造変化を調べた結果、A1添加により三角プリズム構造が減少し、20面体的な構造ユニットの増加が観察された。このことは金属ガラスの熱的安定性は構造学的に20面体的な構造ユニットが強く関わっていることを示唆している。Cu-Zr系金属ガラスに第三元素としてA1を添加したときの構造変化を調べると、20面体的な構造ユニットの構造の急激な増加は見られないが、正20面体的なユニットの増加が観察された。この変化を、中性子非弾性散乱を用いたダイナミックス観点から検討を行った結果、5meV付近に観察される低エネルギー励起(ボゾンピーク)の強度がA1を添加することによって低下することが明らかになった。この現象は金属ガラスにおける自由体積(free volume)の減少と解釈することが出来ることから、第三元素の添加による金属ガラスの熱的安定性は系の自由体積の減少による原子の動きの低下によるものと解釈することができる。すなわち、金属ガラスの熱的安定性をよくするためには、系の構成構造ユニットである正20面体を増加させ、かつ自由体積を減少させることであることが明らかになった。

The stability of metals and the composition of short range structures are studied. In the case of non-equilibrium, the atom is in motion. The thermal stability of Cu-Zr metal is due to the existence of many octahedral structures, while Ni-Zr metal is due to the existence of many triangular structures due to the existence of Ni-Zr system stable crystals. The thermal stability of Ni-Zr-based metals increased due to the addition of the third element, and the structure of Ni-Zr-based metals decreased due to the addition of the third element. The thermal stability of the metal and the tectonics of the octahedron are very important. Cu-Zr-based metals: the third element, the addition of A1, the structural transformation, the structural excitation of 20-sided metals, the addition of 20-sided metals, the structural excitation of 20-sided metals, the structural excitation of 20-sided metals, the structural excitation of 20-sided metals, and the structural excitation of 20-sided metals. The results of the study were as follows: 1. The intensity of the excitation was increased by 5meV and the intensity of the excitation was decreased by 5meV. This phenomenon consists of the reduction of free volume of metals, the addition of a third element, the thermal stability of metals, the reduction of free volume, the reduction of atomic motion, and the reduction of free volume. The thermal stability of the metal and the structure of the system increases and the free volume decreases.