電気抵抗率の変化を利用したバルク金属ガラスの最適作製条件の探査と特性評価

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臨界冷却速度(R_c)が極めて小さくバルク形成が可能な金属ガラスは、従来から指摘されてきたような共晶組成ではなく、共晶組成領域からわずかに離れた組成領域に存在すると指摘している報告が多い。本研究では共晶組成からわずかに離れたガラス合金を用いて以下の測定を行った。1.Pd-Cu-Ni-P系においてガラス形成能(GFA)を最大にすると報告されている組成、Pd_<42.5>Cu_<30>Ni_<7.5>P_<20>(R_c=0.067K/s)およびPd_<43>Cu_<27>Ni_<10>P_<20>(R_c=0.1K/s)ガラスについてガラス化の過程を連続電気抵抗測定することにより、両合金系のGFAを比較し、また、ガラス化の過程における各相(液体相、過冷却液体相、ガラス固体相)における電気抵抗率から、本合金系の電子輸送についての新たな知見を得ることを目的とした。融体の冷却過程での冷却速度を制御するために赤外線イメージ炉を用いた。装置のくみ上げが完全でないのでまだ冷却速度を制御できていないが、Pd_<42.5>Cu_<30>Ni_<7.5>P_<20>融体を内径5mm、長さ30mmの石英管セル内で融解し、セルの管壁に挿入したタングステンワイヤを電極として直流四端子法で電気抵抗率を測定した。Pd_<42.5>Cu_<30>Ni_<7.5>P_<20>融体は真空内での自然冷却でガラス化し、室温でのX線回折の結果はアモルファス単相であった。2.両金属ガラスのGFAの大きい理由は、融体からの結晶の均一核生成頻度が小さいからとされている。Pd_<42.5>Cu_<30>Ni_<7.5>P_<20>液体、過冷却液体、結晶の比熱曲線をDSC (Perkin Elmer Pyris 1 DSC)で測定して液体相と結晶相のGibbs自由エネルギー曲線の差(ΔG_<1x>)を計算した。その結果、本合金系は現在まで報告されているどの系よりも小さなΔG_<1x>を有し、結晶化への駆動力が極めて小さな系であることがわかった。