電子線照射誘起結晶化による金属ガラスのナノ複合材料設計

金属アモルファス・金属ガラスは結晶粒界や転位を含まない均一構造であるため、結晶化における核生成・成長を制御することにより、ナノ結晶粗織を得ることができる。電子線照射法は、金属ガラス中の構成元素の電子線はじき出し効果を利用して自由体積を導入することが可能であり、この現象を利用することでナノ結晶化を達成する事ができる。さらに、金属ガラス中への自由体積導入が電子顕微鏡内で行われるため、金属ガラスのナノ結晶化過程の電顕その場観察およびナノ結晶のその場構造解析が可能となる。本研究では、Fe-BおよびFe-Ni-B金属ガラスに電子線照射を行い、電子線照射誘起ナノ結晶化で形成されるナノ結晶組織の組織観察および構造解析を行い、Fe系ナノ結晶の結晶構造安定性について調べた。Fe-BおよびFe-Ni-B金属ガラスともに、電子線照射下においてそのガラス構造を安定に維持する事ができず、ナノ結晶化した。析出ナノ結晶の構造は、b.c.c.構造であり、その相選択に照射温度依存性は認められなかった。また、金属ガラスと金属結晶間には大きな体積差が存在するため、金属ガラス中に分散する金属結晶には大きなひずみが蓄積される事になる。ナノ結晶の相安定性について、電子線照射実験の結果および過去の報告例をもとに、熱力学および上記ひずみの観点から理論的に議論した。その結果、ナノ結晶におけf.c.c.-b.c.c.構造の相安定性は、ナノ結晶の結晶粒径に依存して変化すると推察された。

金属アモルファス・金属ガラスは結晶粒界や転位を含まない均一構造であるため、結晶化における核生成・成長を制御することにより、ナノ結晶粗織を得ることができる。電子線照射法は、金属ガラス中の構成元素の電子線はじき出し効果を利用して自由体積を導入することが可能であり、この現象を利用することでナノ結晶化を達成する事ができる。さらに、金属ガラス中への自由体積導入が電子顕微鏡内で行われるため、金属ガラスのナノ結晶化過程の電顕その場観察およびナノ結晶のその場構造解析が可能となる。本研究では、Fe-BおよびFe-Ni-B金属ガラスに電子線照射を行い、電子線照射誘起ナノ結晶化で形成されるナノ結晶組織の組織観察および構造解析を行い、Fe系ナノ結晶の結晶構造安定性について調べた。Fe-BおよびFe-Ni-B金属ガラスともに、電子線照射下においてそのガラス構造を安定に維持する事ができず、ナノ結晶化した。析出ナノ結晶の構造は、b.c.c.構造であり、その相選択に照射温度依存性は認められなかった。また、金属ガラスと金属結晶間には大きな体積差が存在するため、金属ガラス中に分散する金属結晶には大きなひずみが蓄積される事になる。ナノ結晶の相安定性について、電子線照射実験の結果および過去の報告例をもとに、熱力学および上記ひずみの観点から理論的に議論した。その結果、ナノ結晶におけf.c.c.-b.c.c.構造の相安定性は、ナノ結晶の結晶粒径に依存して変化すると推察された。