B2型規則相中の拡散の活性化エネルギーと空孔形成・移動エネルギとの相関の解明

阐明B2型有序相扩散活化能与空位形成/转移能之间的相关性

基本信息

批准号：
11750570
负责人：
荒木秀樹
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750570/
关键词：
陽電子陽電子消滅金属間化合物規則構造拡散空孔

项目摘要

B2型規則相CoTiは、強度の逆温度依存性を示し、高温構造材料として期待されているにもかかわらず、相内の不純物拡散の活性化エネルギ、空孔形成・移動エネルギはこれまで報告されていない。そこで、本研究では、CoTi相に焦点を絞り、CoTi中のNiの不純物拡散係数を決定し、活性化エネルギQ^D_<Ni>を算出するとともに、CoTi中の空孔形成エンタルピーH^F_V、空孔移動エンタルピーH^M_Vを陽電子消滅法で決定し、それらを比較した。スポンジチタン(99.88%)と電解コバルト(99.9%)からCo_<53>Ti_<47>および(Co_<51>Ni_2)Ti_<47>をアーク溶解炉を用いて溶製した。Co_<53>Ti_<47>/(Co_<51>Ni_2)Ti_<47>拡散対を作製し、1373〜1478Kにおいて拡散焼鈍を行った。EPMAで拡散プロファイルを測定し、Hallの方法によりNi濃度0における相互拡散係数を決定し、不純物拡散係数とみなした。それらの温度依存性から求めた不純物拡散の活性化エネルギQ^D_<Ni>は、約3eVであった。一方、Co_<53>Ti_<47>を573から1073Kまでの様々な温度で焼鈍後、各温度から氷水中に焼き入れ、陽電子寿命を測定した。得られた陽電子寿命スペクトルはマトリックスと空孔の二成分で解析でき、各温度における空孔の捕獲速度を求めた。空孔の捕獲速度のアレニウスプロットから、空孔形成エンタルピーH^F_Vは約0.5eVであることが判った。1323Kから急冷することにより空孔を導入したCo_<50.5>Ti_<49.5>を503〜933Kにおいて等温焼鈍を行い、空孔の回復過程を陽電子寿命法により観測した。その結果、空孔移動エンタルピーH^M_Vは約2.2eVであることが判った。以上の結果より、拡散の活性化エネルギQ^D_<Ni>は、空孔形成エンタルピーH^F_Vと空孔移動エンタルピーH^M_Vの和にほぼ等しいことが明らかになった。

尽管B2型有序相CoTi表现出强度的反温度依赖性并有望用作高温结构材料，但相内杂质扩散的活化能和空位形成/迁移能尚未被报道，因此还没有。因此，本研究中，我们以CoTi相为研究对象，测定了Ni在CoTi中的杂质扩散系数，计算了活化能Q^D_<Ni>，并计算了CoTi中的空位形成焓H^F_V和空位转移焓。采用正电子湮没法测定H^M_V并进行比较。 Co_ 53 Ti_ 47 和(Co_ 51 Ni_2)Ti_ 47 使用电弧熔化炉由海绵钛(99.88％)和电解钴(99.9％)熔化。制造Co_<53>Ti_<47>/(Co_<51>Ni_2)Ti_<47>扩散对并在1373-1478K下进行扩散退火。使用EPMA测量扩散分布，并使用霍尔法确定Ni浓度为0时的相互扩散系数，将其视为杂质扩散系数。根据其温度依赖性确定的杂质扩散的活化能Q^D_<Ni>约为3eV。另一方面，将Co_ 53 Ti_ 47 在573至1073K的不同温度下退火，然后在各温度下在冰水中淬火，并测量正电子寿命。所获得的正电子寿命谱可以使用基质和空位这两种成分进行分析，并确定每个温度下的空位捕获率。从空位捕获率的阿伦尼乌斯图可以看出，空位形成的热函 H^F_V 约为 0.5 eV。将通过从1323K快速冷却而引入空位的Co_<50.5>Ti_<49.5>在503-933K进行等温退火，并使用正电子寿命法观察空位的恢复过程。结果，发现空位转移焓H^M_V约为2.2eV。从以上结果可以看出，扩散活化能Q^D_<Ni>约等于空位形成焓H^F_V和空位迁移焓H^M_V之和。