Ll_2規則構造Ni_3Al中の高圧中下での拡散

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【目的】Ll_2型規則構造を有するNi_3Al相はNi基耐熱材料の強化相として広く利用されている。しかし、Ni_3Al相中の拡散研究はクリ-プなどの高温現象を理解するうえで重要であるにもかかわらず、実験デ-タは少なく、その拡散機構も明確でない。拡散係数の圧力依存性から求められる活性化体積は、基底状態から活性化状態へ移行する際の体積差を示しているため、拡散機構を推定する際の重要な情報となる。本研究ではNi_3Al相中においてNi原子と置換しaサイト(面心位置)を優先的に占めるCu、Al原子と置換しbサイト(コ-ナ-位置)を占めるSi、両サイトを占めるFeについて高圧力下の拡散係数を測定しし、その圧力依存性より活性化体積を決定して拡散機構の理解を深めることを目的として行った。【方法】純度3N以上のAl、Ni、Fe、SiおよびAl-24.94%Si母合金より高周波真空溶解炉にて、Ni_3AlとNi_3Al-x(x=Cu、Fe、Si)合金を溶製し、1523Kにおいて均一化焼鈍を行った。これらの合金を組み合わせて拡散対を作製した。拡散対は立方体WCアンビル型超高圧力発生装置により加圧(1.5-2.7GPa)後1473Kで焼鈍した。EPMA分析によって得られた濃度距離曲線からHallの方法によりNi_3Alの中のCu、Fe、Siの拡散係数を決定し、その圧力依存性より活性体積を求めた。【結果】(1)Ni_3Al相中のCu、Fe、Siの拡散係数は圧力と共に低下した。(2)1473KにおけるNi_3Al相中のCu、Fe、Siの拡散の活性化体積は6.6×10^<-6>、6.7×10^<-6>、8.0×10^<-6>m^3/molであった。(3)aサイトを占めるCu原子はそのまわりを8個のaサイトと4個のbサイトによって囲まれており、容易に最隣接のaサイトにジャンプできる。一方、bサイトを占めるSi原子はそのまわりを12個のaサイトによって囲まれているため、複雑な機構によらなければ規則構造を乱さずにbサイトにジャンプする事はできない。従って、Ni_3Al相中のSiの拡散の活性化体積はCuに比べて大きくなっていると推定される。