高温Ｘ線in-situ光電子分光法に基づく新たな金属溶液論の展開

基于高温X射线原位光电子能谱的新型金属溶液理论发展

基本信息

批准号：
21K14447
负责人：
渡邉学
金额：
$ 3万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14447/
关键词：
電磁浮遊法静電浮遊法 HAXPES 規則―不規則変態光電子分光熱物性値

项目摘要

本研究では、規則―不規則変態が生じる合金系の溶融金属の熱物性、熱力学関数の相関性について、電子状態の観点から明らかにすることが目的である。従来、溶融金属に生じる過剰体積は、１９８８年にIidaとGuthrieによって報告された過剰体積と混合のエンタルピーとの相関性で考察されるのが一般的であった。すなわち、過剰体積が正の値を示す場合、異種原子間相互作用を反映する過剰エンタルピーは正の値をしめす。これに対する解釈としては、異種原子間に斥力が生じることで異種原子間の距離が大きくなることで体積が大きくなる。過剰体積が負の場合は、逆のことが生じている。しかし、固体状態で規則―不規則変態を生じる合金系においては、IidaとGuthrieモデルは適応することができないなど問題が生じている。そこで我々の研究グループでは混合のエンタルピーに変わり過剰ギブズエネルギーを用いた相関性を用いた新たな金属溶液論を提唱した。しかし、これらの合金系では、遷移金属内の3d電子数が増加するとともに、過剰体積は増加し、過剰ギブズエネルギーが減少するという従来では考えられない相関性が生じている。そこで本研究では、溶融金属の電子状態から、この相関性の原因を明らかにする。まず、本研究を追行するにあたり、電子状態を測定するため光電子分光法を選択した。ただし、市販の光電子分光装置では溶融金属の蒸発の影響でX線および電子が散乱され測定することが困難である。この蒸発の影響を抑えるべく高強度X線が必要であったため、高輝度放射光施設SPring-8を使用した。

本研究的目的是从电子态的角度阐明发生有序-无序转变的熔融金属合金的热物理性质和热力学函数之间的相关性。传统上，正如 Iida 和 Guthrie 在 1988 年报道的那样，通常根据过量体积与混合焓之间的相关性来考虑熔融金属中产生的过量体积。即，当过剩体积呈现正值时，反映不同原子之间相互作用的过剩焓呈现正值。对此的解释是不同原子之间发生排斥力，这增加了它们之间的距离并增加了它们的体积。如果过剩量为负，则发生相反的情况。然而，出现的问题是Iida和Guthrie模型不能应用于在固态下进行有序-无序转变的合金系统。因此，我们的研究小组提出了一种新的金属溶液理论，利用多余的吉布斯能量而不是混合焓的相关性。然而，在这些合金体系中，随着过渡金属中 3d 电子数量的增加，过剩体积增加，过剩吉布斯能量减少，这种相关性以前是不可想象的。因此，在本研究中，我们将从熔融金属的电子状态来阐明这种相关性的原因。首先，在进行这项研究时，我们选择光电子能谱来测量电子态。然而，使用市售的光电子能谱仪时，由于熔融金属蒸发的影响，X射线和电子会发生散射，从而导致测量变得困难。由于需要高强度 X 射线来抑制蒸发的影响，因此我们使用了高强度同步加速器辐射设施 SPring-8。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

熱力学過剰量に基づいた新たな金属溶液論の展開

基于热力学过量的新型金属溶液理论的发展

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Chida Koki;Yoshii Takeharu;Takahashi Kazuma;Yamamoto Masanori;Kanamaru Kazuya;Ohwada Mao;Deerattrakul Varisara;Maruyama Jun;Kamiya Kazuhide;Hayasaka Yuichiro;Inoue Masataka;Tani Fumito;Nishihara Hirotomo;波頭直輝;福田正次,吉川聡一,平山純,山添誠司;米山健太郎，石原一輝，伊藤志朗，渡部広吾輝，伊東山登，松岡健，笠原次郎，松尾亜紀子，船木一幸;渡邉学
通讯作者：
渡邉学

Thermophysical property measurements of liquid metals

液态金属的热物理性质测量