セラミックス材料中の結晶欠陥構造と欠陥領域の原子ダイナミクスに関する研究

陶瓷材料晶体缺陷结构及缺陷区域原子动力学研究

• 批准号: 05J11745
• 负责人: 中川 翼
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11745/
• 关键词: 酸化物セラミックス; 結晶粒界; 転位; 拡散; 二次イオン質量分析法; アルミナ; 原子構造; 偏析; 高温構造材料; 粒界; 界面; 二次イオン質量分析

高温構造材料における原子拡散はクリープや粒成長、焼結などの高温での材料挙動の素過程として重要である。中でも高次元格子欠陥における高速拡散挙動は特に重要であるが、定量的な評価が難しく、また欠陥構造も非常に複雑であるため、これまでは定性的な評価しか行なわれず、ブラックボックスとして扱われてきた。本研究では、粒界や転位といった高次元の格子欠陥における原子の拡散挙動の、トレーサーを用いた観察実験による定量的な評価を行っている。本研究の特色は、一般には非常に複雑な構造を持つために定量的な評価が難しかった粒界や転位における拡散挙動を、我々の持つノウハウを用いて双結晶試料や高温変形試料を用いたトレーサー法により直接、かつ定量的に評価したことにある。その結果、粒界や転位における拡散挙動をそれぞれの原子構造と対応させて評価することが可能となった。今年度は、本研究の取り纏めとして、得られたデータを整理し、拡散挙動と欠陥構造との相関性の定量的な評価手法の開発を主に行った。これまでに本研究のテーマの一部として、粒界の相対的な方位関係(粒界性格)に起因した原子構造の違いによる粒界拡散挙動の変化、粒界に偏析することで粒界拡散を抑制すると考えられているイットリウムの添加効果について着目した研究を行ってきているが、今回の詳細な解析の結果、粒界性格に対する拡散挙動の依存性も添加物による拡散抑制効果も、粒界に存在する結合欠損の密度というパラメータで整理できる、つまり粒界における結合欠損が多いほど粒界拡散が速くなり、イットリウムの効果は酸素との強い結合によって結合欠損を回復することに起因していると考えられることが明らかとなった。

Atomic dispersion in high temperature structural materials is important for particle growth, sintering, and material movement at high temperatures. High speed dispersion is especially important in high dimensional lattice. Quantitative evaluation is difficult. Structural analysis is very complex. Qualitative evaluation is difficult. In this study, the atomic dispersion and dispersion of particles were observed and evaluated quantitatively. The characteristics of this study are: the structure is very complex, the quantitative evaluation is difficult, the grain boundary is scattered, the material is stable, and the double crystal sample and the high temperature deformation sample are used. The result is that the atomic structure of the particle is not stable. This year, the study focuses on the development of quantitative methods for evaluating the correlation between structure and dispersion. This paper presents a detailed analysis of the results of the study on the causes of particle dispersion, particle segregation, particle dispersion, particle structure, particle structure, The characteristics of grain boundaries are related to the dispersion of the dependent additive, dispersion inhibition effect, grain boundary existence, combination deficiency density, consolidation, grain boundary, combination deficiency, multiple grain boundary dispersion, speed, dispersion effect, acid element, strong combination, combination deficiency recovery, cause, and reason.

项目成果

Oxygen diffusion blocking of single grain boundary in yttria-doped zirconia bicrystals

氧化钇掺杂氧化锆双晶单晶界的氧扩散阻挡

• 发表时间: 2005
• 期刊: JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 40・12
• 作者: T.Nakagawa;I.Sakaguchi;N.Shibata;K.Matsunaga;T.Yamamoto;H.Haneda;Y.Ikuhara
• 通讯作者: Y.Ikuhara

Direct measurement of grain boundary diffusivity in a-A1203

直接测量a-A1203中的晶界扩散率

• 发表时间: 2007
• 作者: T.Nakagawa;I.Sakaguchi;N.Shibata;K.Matsunaga;T.Mizoguchi;T.Yamamoto;H.Haneda and Y.Ikuhara
• 通讯作者: H.Haneda and Y.Ikuhara

Detecting Real Oxygen Ions in Polycrystalline Diamond Thin Film using Secondary

使用二次检测多晶金刚石薄膜中的真实氧离子

• 发表时间: 2007
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 46(6)(印刷中)
• 作者: T.Nakagawa;I.Sakaguchi;H.Haneda;Y.Ikuhara
• 通讯作者: Y.Ikuhara

Bicrystal study on grain boundary structures and diffusion properties of A1203

A1203晶界结构和扩散特性的双晶研究

• 发表时间: 2007
• 作者: T.Nakagawa;I.Sakaguchi;N.Shibata;K.Matsunaga;T.Mizoguchi;T.Yamamoto;N.Ohashi;H.Haneda and Y.Ikuhara
• 通讯作者: H.Haneda and Y.Ikuhara

Diffusion model of gallium in single-crystal ZnO proposed from analysis of concentration-dependent profiles based on the Fermi-level effect

基于费米能级效应的浓度依赖性分布分析提出的单晶 ZnO 中镓的扩散模型

• 发表时间: 2007
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 46(7)(印刷中)
• 作者: T.Nakagawa;I.Sakaguchi;M.Uematsu;Y.Sato;N.Ohashi;H.Haneda;Y.Ikuhara
• 通讯作者: Y.Ikuhara