高強度、高延性をもつTi、Zr、Hf、Nb、Ta基ナノ準結晶合金の創製

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高いガラス形成能をもつジルコニウム基四元合金に対して、従来ガラス形成能を低くするため添加元素として用いられなかったパラジウム、金、白金などの元素を意図的に微少添加するにより、ナノメートルサイズの正20面体準結晶が生成することを見出した。また、組成の異なるジルコニウム合金系では、ジルコニウム-アルミニウム-ニッケル-銅ガラス合金に対して、バナジウム、ニオブ、タンタルの添加により、正20面体準結晶が生成することを明らかにした。さらに、ジルコニウム70原子パーセント-パラジウム30原子パーセントおよびジルコニウム80原子パーセント-白金20原子パーセントの二元系ジルコニウム合金においても液体急冷による得た試料の初相として20ナノメートル以下の正20面体準結晶が析出することを明らかにした。その他の合金系としては、急速凝固により得たハフニウム-貴金属-遷移金属-アルミニウム合金が正20面体もしくは立方体からなる準結晶を生成することを明らかにした。チタン基においても、チタン-ニッケル-ジルコニウム-イットリウム合金で、液体急冷法を用いることにより準結晶相が得られることを明らかにした。これら一連の研究から、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタルを構成元素とする準結晶材料の創製の基礎を築いた。これらの準結晶生成に関して、熱力学を基礎とする理論的なアプローチをおこない、キャビテイー生成エンタルピーと結晶化温度との相関を半経験的な統計解析から導出した。これにより、多元系金属ガラスの結晶化温度の算出に成功した。この計算モデルを拡張することにより、今後、準結晶創製のための新しい知見が導き出されるものと考えられる。