中距離スケールの原子位置の可視化によるFe合金の大きな磁気体積効果の起源解明

通过可视化中程尺度上的原子位置来阐明铁合金中大磁体积效应的起源

基本信息

批准号：
21H01043
负责人：
石松直樹
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまで磁気体積効果と弾性特性の関係は異種の金属原子が不規則に配列する歪んだ合金は構造モデル化が難しく，構造や磁性を平均化することでしか説明できなかった．本研究では広域X線吸収微細構（EXAFS）等，検出可能な構造スケールの異なる放射光実験を駆使して磁気体積効果と弾性特性の解明を目指している．本研究では特に複数の放射光実験データを取り込み，これらを同時に満たす中距離スケールの（> 20Å）合金構造を導出する逆モンテカルロ法を用いて原子レベルでの磁気体積効果メカニズムを調べた．R3年度は熱膨張ゼロのインバー効果を示すFe65Ni35インバー合金について，強磁性と常磁性状態での合金構造の違いを見出し，磁気体積効果の起源がFe-Fe間距離の伸長であることを明らかとした．インバー合金ではFeと同じ強磁性元素のNiが存在するのに，Fe-Ni，Ni-Ni原子間距離ではこの伸長が見られない点が興味深い．この結果を論文発表しプレスリリースも行った．また，Fe65Ni35よりNiリッチで圧力誘起インバー効果を示すFe-Ni合金の合金構造解明にも着手し，現在その結果を論文にまとめている．また3元Fe合金のステンレス合金の合金構造の可視化も試みている．他の原子対よりも磁気体積効果により伸長したFe-Fe原子対を「超秩序構造」と捉えた高精度な解析を用いた，共同研究も推進している．

到目前为止，磁性体积效应与弹性性能之间的关系很难模拟与不同金属原子不规则排列的扭曲合金的结构，并且只能通过平均结构和磁性来解释。这项研究旨在使用具有不同可检测的结构尺度的同步加速器辐射实验（例如宽面积X射线吸收细胞（EXAFS））来阐明磁体积效应和弹性性能。在这项研究中，我们使用反蒙特卡洛方法专门研究了原子水平上的磁性效应机理，该方法衍生了中等范围（>20Å）合金结构，同时满足这些结构。在第3财年中，在铁磁和顺磁性状态下发现了Fe65Ni35 Invar合金的合金结构之间的差异，该合金具有零热膨胀效果，表明磁性体积的起源是Fe-FE之间的距离伸展。有趣的是，在Invar Alloys中，Ni（与Fe相同的铁磁元素）并未显示Fe-Ni和Ni-Ni原子之间的距离。结果发布了，还发布了新闻稿。我们还开始阐明Fe-Ni合金的合金结构，Fe-Ni合金表现出富含Ni的压力诱导的FE65NI35的Invar效应，现在已经在论文中编制了结果。我们还试图可视化三元FE合金不锈钢合金的合金结构。我们还使用高度准确的分析来促进联合研究，该分析认为，与其他原子对作为“超级订购结构”相比，磁性体积效应已扩展的Fe-Fe原子对。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fe-Fe原子間距離の伸長によるFe-Ni合金のゼロ熱膨張メカニズムを観測

Fe-Ni合金因Fe-Fe原子距离拉长而实现零热膨胀机制的观察

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

EXAFS と逆モンテカルロ法による圧力誘起インバー合金Fe55Ni45の元素選択的局所構造解析

使用 EXAFS 和反蒙特卡罗方法对压力诱导因瓦合金 Fe55Ni45 进行元素选择性局部结构分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
久保優介;石松直樹，殷小双，北村尚斗;河村直己，水牧仁一朗，野村龍一，柿澤翔，角谷均，入舩徹男
通讯作者：
河村直己，水牧仁一朗，野村龍一，柿澤翔，角谷均，入舩徹男

Elongation of Fe-Fe atomic pairs in the Invar alloy Fe65Ni35

Invar合金Fe65Ni35中Fe-Fe原子对的伸长率

DOI：
10.1103/physrevb.103.l220102
发表时间：
2021
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
Ishimatsu;N.;Iwasaki;S.;Kousa;M.;Kato;S.;Nakajima;N.;Kitamura;N.;Kawamura;N.;Mizumaki;M.;Kakizawa;S.;Nomura;R.;Irifune;T. and Sumiya;H.
通讯作者：
H.

Element-selective elastic properties of Fe65Ni35 Invar alloy studied by Extended X-ray Absorption Fine Structure

扩展X射线吸收精细结构研究Fe65Ni35 Invar合金的元素选择性弹性性能

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshida Hiroyuki K.;Okabe Hirotaka;Takeshita Soshi;Luetkens Hubertus;Koda Akihiro;Kadono Ryosuke;N. Ishimatsu
通讯作者：
N. Ishimatsu

圧力誘起インバー合金Fe55Ni45の圧力下EXAFSとXRDを用いたRMC法による合金構造解析

使用 EXAFS 和 XRD 在压力下通过 RMC 方法分析压力诱导因瓦合金 Fe55Ni45 的合金结构

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
久保優介;石松直樹;北村尚斗;河村直己;水牧仁一朗;野村龍一;柿澤翔;角谷均;入舩徹男
通讯作者：
入舩徹男

DOI：
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高圧下EXAFSを用いた元素選択的な体積弾性率でみるFe65Ni35とFe72Pt28合金のインバー効果

使用 EXAFS 在高压下通过元素选择性体积模量观察 Fe65Ni35 和 Fe72Pt28 合金的因瓦效应

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
岩崎駿;甲佐美宇;石松直樹;河村直己;水牧仁一朗;野村龍一，柿澤翔;入舩徹男;角谷均;甲佐美宇，岩崎駿，石松直樹，河村直己，水牧仁一朗，野村龍一，柿澤翔，入舩徹男，角谷均
通讯作者：
甲佐美宇，岩崎駿，石松直樹，河村直己，水牧仁一朗，野村龍一，柿澤翔，入舩徹男，角谷均