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異種元素添加アルミナ結晶粒界の原子構造と形成雰囲気依存性

不同元素掺杂氧化铝晶界的原子结构和形成气氛依赖性

基本信息

批准号：
18J23175
负责人：
石原佐季
金额：
$ 1.79万
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アルミナ多結晶体中にはしばしば，微量の不純物元素が存在しこれらの不純物元素は粒界近傍に偏析する傾向にあり，粒界偏析現象は諸特性と密接に関係しているため，不純物が偏析した場合の粒界構造について原子レベルで理解することは重要な研究課題である．アルミナの代表的な不純物元素であるSiは異常粒成長を引き起こす元素であり，異常粒成長の発生には粒界ファセットの形成が関与していると考えられている．しかしながら，粒界ファセットの形成メカニズムについてはわかっていない．本研究では，双結晶法によりモデル粒界を作製し，走査透過型電子顕微鏡 (STEM) およびSTEM-EDS (エネルギー分散型Ｘ線分光器), STEM-EELS (電子エネルギー損失分光法) により，無添加およびSi添加粒界における粒界原子構造やSiの存在する原子サイトを明らかにした．その結果，Si添加粒界では，Siは粒界近傍に偏析し，特定の面を粒界面とする粒界ファセットが形成されていることが分かった．また，STEM観察結果から，粒界ファセットの形成には，Siが粒界に形成する特徴的な原子構造が関与していることが示唆された．粒界ファセットの形成は粒成長挙動と深く関係していると考えられており，本研究で得られた知見は，アルミナ多結晶体における粒成長変化のメカニズムを理解する上で基礎的で重要な知見であると考えられる．また，前年度までの研究結果を踏まえ，新たに二つの粒界性格の異なる粒界を双結晶法により作製し，その粒界構造を原子レベルで明らかにした．併せて，第一原理計算を行い，得られた実験像が第一原理計算で予測された原子構造によく一致することを明らかにした．

In the acrylic polycrystalline material, there is a trace amount of impurity elements, and the impurity elements are close to the grain boundaries, and they tend to segregate, and the grain boundary segregation phenomenon It is important to understand the properties and the close relationship between them, the segregation of impurities, the occasion and the particle boundary structure, and the understanding of the atoms. This is an important research topic. The impurity element represented by アルミナのであるSiはabnormal grain growthをinducedきriseこすelementsであり, Abnormal grain growth is caused by the formation of the grain boundary and the formation of abnormal grains.しかしながら, grain boundary ファセットの form メカニズムについてはわかっていない. This research is based on the use of double crystallization method, the use of double crystallization method, the use of transmission electron microscopy (STEM), the use of STEM-EDS (dispersion type X-ray spectrometer), STEM-EELS. (Electronic エネルギーloss spectroscopy) により, no added およびSi added grain boundary におけるGrain boundary atomic structure やSiのexistence するatomic サイトを明らかにした. As a result, Si is added to the grain boundary, Si is segregated near the grain boundary, and the specific grain boundary is formed at the specific grain boundary.また, STEM observation results から, particle boundary ににに formation する特徴's atomic structure and していることが Show された. The formation of grain boundaries and the growth of grains are closely related to each other. This study is based on the knowledge gained in this study. It is important to understand the basics of polycrystalline polycrystalline grain growth and change, and to understand the basics of polycrystalline grain growth.また, the results of the previous year's までのresearch, をstep まえ, the new たに二つの片 boundary character のdifferent なる grain The double crystallization method is used to make the boundary, and the grain boundary structure is the atomic structure. And せて, first principles calculation を row い, get られた実験 resemble が first principles calculation でprediction されたatomic structure によくすることを明らかにした.