マグネシウム系バルク金属ガラスの脆化機構の解明

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マグネシウム系バルク金属ガラスの脆化が問題になっているため、延性に富むMg系金属ガラスの作製を試みた。平成18年度は溶融急冷法で得られたMg_<75>Cu_5Ni_<10>Gd_xY_<10-x>合金は全て非晶質で過冷却液体領域が得られたが、鋳型鋳造法ではx=10,x=7.5の場合のみバルク金属ガラスであった。また、得られた試料は良好な変形能(延性)を示さなかった。平成19年度はMg80Cu10-xAgxGd10(x=0〜5)について、X線回折実験、DSC測定および引っ張り試験等を行い延性を具備した合金組成の調査を行った。その結果、溶融急冷法で得られた薄帯試料ではx=5以外の組成で非晶質材が得られた。これら試料をDSC測定を行ったところ、全ての試料で結晶化による発熱ピークと融解による吸熱ピークが観察された。X-2の試料では1つの融解ピークを示したことから、この組成はより共晶点に近いと思われる。また、この組成はΔT(過冷却液体領域)が大きく、ガラス形成能は最大であった。一方、引っ張り試験結果はx=2の組成以外の合金は伸びを示さず120MPa〜240MPaで破断したが、x=2では1%ではあるがわずかの伸びを示し280MPaで破断した。この試料は180度曲げ試験でも破断しなかった。従って、延性を具備した合金としてMg80Cu8Ag2Gd10が挙げられる。この合金を銅鋳型鋳造法によりバルク試料の作製を試みたが得られなかった。この結果はこの系のバルク金属ガラスの作製にはより早い冷却速度が必要であることを示唆する。次に、Agを含まないMg98CuY1合金では溶融急冷法で作製された試料にはMg固溶体相中に長周期積層構造相(L)に挟まれた非晶質相(A)、いわゆるLAL相の存在を明らかにしたが、より早い冷却速度で作製した試料にはMg固溶体中に球状の非晶質相が存在する特異な組織を発見した。この非晶質相の組成は非常に高いガラス形成能を有するMg65Cu25Gd10に近い組成を示した。