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Study of Nano-Clustering Mechanism by Positron Annihilation and 3D Atom Probe

正电子湮灭和3D原子探针研究纳米团簇机制

基本信息

批准号：
15360330
负责人：
NAGAI Yasuyoshi
金额：
$ 8.96万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15360330/
关键词：
Positron Annhilation 3D Atom Probe Nano Cluster Vacancy-Solute Complex 3次元アトムプロープ

项目摘要

The purpose of the present study is to analyze the formation mechanism of nano-clusters in materials, the formation of vacancy-solute complexes and the kinetics of the cluster formation through the migration of the complexes, never revealed by conventional methods, by using positron annihilation and three-dimensional atom probe (3DAP).We have obtained the following results :1) The specimens, Fe-Cu, Al-Ag, Al-Zn etc. single crystals and polycrystals, were prepared.2) Positron annihilation and 3DAP techniques are employed to investigate the pre-precipitation of solute clustering in Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Ag and Al-Li-Cu-Mg-Ag alloys. Not only by observing the solute clusters using 3DAP but also by detecting quenched-in vacancies and their vacancy-solute complexes using positron lifetime and coincidence Doppler broadening (CDB) of positron annihilation, we reveal the effect of vacancy-solute interactions in the solute clustering in the early stage of the precipitation in the Al alloys. The present success shows that the combination of positron annihilation and 3DAP is very useful to study the mechanism of the solute clustering.3) Two-dimensional angular correlation of positron annihilation radiation (2D-ACAR) measurements revealed Fermi surface topology of embedded nano-clusters. By comparing experimental results with the first principles calculations, we proposed a new rule to determine the solute concentrations in the embedded clusters : band gap effect analogous of Peiers distortion and Hume-Rothery rule.4) New method to estimate number density of subnano-clusters was developed, combined with positron age-momentum correlation measurements and positron diffusion evaluation by using energy variable positron beam in Oarai Center, Tohoku University.

本文利用正电子湮灭和三维原子探针（3DAP）分析了传统方法无法揭示的材料中纳米团簇的形成机制、空位溶质配合物的形成以及配合物迁移形成团簇的动力学。得到了以下结果：1)制备了Fe-Cu、Al-Ag、Al-Zn等单晶和多晶试样。2)利用正电子湮没和3DAP技术研究了Al-Cu-Mg、Al-Cu-Mg- ag和Al-Li-Cu-Mg-Ag合金中溶质团簇的预沉淀。我们不仅利用3DAP观察溶质团簇，而且利用正电子寿命和正电子湮灭的重合多普勒展宽（CDB）检测淬灭空位及其空位-溶质复合物，揭示了空位-溶质相互作用在铝合金析出早期溶质团簇中的影响。目前的成功表明，正电子湮灭与3DAP的结合对于研究溶质聚类的机理是非常有用的。3)正电子湮灭辐射（2D-ACAR）的二维角相关测量揭示了嵌入纳米团簇的费米表面拓扑结构。通过实验结果与第一性原理计算结果的比较，我们提出了一种新的确定嵌入团簇中溶质浓度的规则：类似于Peiers畸变和Hume-Rothery规则的带隙效应。4)利用东北大学Oarai中心的能量可变正电子束，结合正电子年龄-动量相关测量和正电子扩散评估，建立了亚纳米团簇数量密度估算的新方法。

项目成果

期刊论文数量（77）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Structural Subnanovoids in Silica-Based Glasses Probed by Positronium

正电子探测二氧化硅基玻璃中的结构亚纳米空隙

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Material Science Forum 445-446
影响因子：
0
作者：
Y.Higuchi;K.Watanabe;J.Kawarabayashi;T.Iguchi;K.Inoue et al.
通讯作者：
K.Inoue et al.

Irradiation-induced vacancy and Cu aggregations in Fe–Cu model alloys of reactor pressure vessel steels: state-of-the-art positron annihilation spectroscopy

DOI：
10.1080/02678370412331370215
发表时间：
2005-02
期刊：
Philosophical Magazine
影响因子：
1.6
作者：
M. Hasegawa *;Z. Tang;Y. Nagai;T. Chiba;E. Kuramoto;M. Takenaka
通讯作者：
M. Hasegawa *;Z. Tang;Y. Nagai;T. Chiba;E. Kuramoto;M. Takenaka

First-Principle Calculation of Positron Annihilation Characteristic in Solids : From Positron to Positronium

固体中正电子湮没特性的第一性原理计算：从正电子到正电子

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Material Science Forum 445-446
影响因子：
0
作者：
永井康介;長谷川雅幸;M.Hasegawa et al.;Z.Tang et al.;Y.Nagai et al.;K.Fujii et al.;Y.Nagai et al.;Y.Nagai et al.;Z.Tang et al.;M.Hasegawa et al.;Z.Tang et al.;T.Honma et al.;Z.Tang et al.
通讯作者：
Z.Tang et al.

Ultrafine Cu Precipitates in RPV Model Alloys Studied by Positron Annihilation and 3D Atom Probe

通过正电子湮灭和 3D 原子探针研究 RPV 模型合金中的超细 Cu 沉淀