精密なカーケンドール効果測定のための新手法

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<目的> これまで、固有拡散係数はカーケンドール効果に基づく不活性マーカーの移動速度を測定することによって決定されて来ているが、固有拡散係数の決定には他の拡散係数に比べて著しく手間が掛かるばかりでなく測定精度も著しく劣ると考えられ、簡便に且つ精度良く固有拡散係数を決定する方法が切望されている。本研究は、従来の方法とは異なる新しい方法を提唱し、カーケンドール効果によるマーカーの移動距離を精度良く求めることを目的とした。<方法> (1)拡散対は純Cuとそれぞれ1.5、3、5および7at%Cu-Sn合金との組合せとし、合金は石英管に純Cuと純Snを所定量真空封入し溶解、均一化した後、圧延して4〜6mmの板とした。(2)Cu板(1.5mm)を5枚重ねその間に厚さ約3μmのMo箔を挿入し、中央を切断し研磨した。Mo箔が拡散方向と平行になるように研磨面側とをCu-Sn合金の研磨側とを張り合わせ拡散対とした。接合面にはMo粉末を挿入し、カーケンドールマーカーとした。(3) (1)と(2)で作成した拡散対をクランプでネジ締めし、温度コントロールした真空炉で2時間の予備接合を行なった後、拡散対を25〜400時間加熱した。<結果> 加熱後カーケンドールマーカーは箔の一端から合金側に移動しており、マーカーの移動距離は加熱後のマーカー粉とMo箔の端間の距離として高倍率(x400)の顕微鏡下で観察可能であった。マーカーの移動距離は加熱時間の平方根に対して直線的に増大しており、放物線則をよく満足していることが明らかとなった。直線からのずれは±1μm以内に収まっており、本実験の測定精度は従来の方法に比べ著しく向上していると考えられる。