金属間化合物の制御した過剰空孔による水素捕獲現象の陽電子消滅法を用いた研究

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金属と水素に関わる問題として、水素による環境脆化が挙げられる。金属間化合物などの高温高強度材料でも、この水素脆化の問題が生じやすく問題となっている。本研究では、B2型FeAlは高温材料として利用されている金属間化合物であるが、水素脆化が問題となる。この材料の水素脆化の要因として、水素と格子欠陥の相互作用や水素誘起空孔の形成などが挙げられるが、水素の存在状態や非熱平衡欠陥との相互作用等については不明な点が多い。本研究は空孔型欠陥と水素の相互作用を実験的に明らかにする事を目的として、金属試料への水素注入を行い低速陽電子ビームによって欠陥の分布及び水素との相関について評価した。試料は、アーク溶解法で作製したFe48at.%Alを10mm×10mm×0.8mmにカットした後1000℃で2時間の焼鈍を行ったものを用いた。X回折法を用いて本試料はB2構造をもつ事を確認した。室温にて50keVのH^+イオン照射を照射量3×10^<16>～1×10^<18>/cm^2の範囲内で行った。TRIMを用いた計算により、注入する水素と格子欠陥の侵入堆積深さの計算を行い、約300nmに水素が蓄積すると見積もられた。照射試料について、エネルギー可変低速陽電子ビームを用いたドップラー拡がり測定及び陽電子寿命測定を計算により水素および照射損傷を受ける深さを測るためにエネルギー範囲0.2～30.2keVにて行った。その結果、水素と格子欠陥が注入された深さ300nmの領域においてドップラーSパラメータの値が低下し、陽電子寿命値が短くなる測定結果を得た。一般に、空孔型の格子欠陥のみが導入された場合にはSパラメータ値は増加し、陽電子寿命値は長くなる。今回の実験では同時に注入された水素が空孔型欠陥に大量に捕獲される事を明らかにした。