結晶-準結晶相変態によるポーラス組織の形成と金属結合-共有結合転換

通过晶体-准晶相变和金属键-共价键转换形成多孔结构

基本信息

批准号：
10136209
负责人：
木村薫
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

結晶相から準結晶への相変態に伴うポーラス組織の形成過程を調べるため、Ar雰囲気にてアーク溶解した母合金を切り出して真空封入し、850℃で30時間までの様々な時間で試料を焼鈍した。FE-SEMの結果、準結晶相の単相度が高くなるにつれてその組織はポーラスになることが確認でき、比重びん法を用いた密度測定値から見積もった空洞率の値もこの結果を支持した。焼鈍前では、Al_3Pd相とAl_<0.7>Re_<0.3>相とに分かれた層状組織になっており、焼鈍後にはAl_<0.7>Re_<0.3>相の領域に準結晶が生成し、Al_3Pd相の領域に空洞ができる。準結晶の生成時における空洞の形成要因として、PdとReの拡散係数の違いによるKirkendall効果が考えられる。AlPdRe準結晶の真密度測定を、ヘリウムを用いた定容積膨張法を用いて行なった。試料の組成分析を併せて行ない、原子半径の小さい遷移金属濃度の増大と共に、逆に、準格子定数が増大し、単位胞中の原子数も減少することを明らかにした。この結果は、準結晶の共有結合性が増大していることを意味している。準結晶相に特徴的な正20面体クラスターを維持した近似結晶に対して、放射光を用いて測定した粉末X線回折パターンのリートベルト法構造解析と最大エントロピー法によって得られる電子密度分布から、正20面体クラスターやクラスター間の結合性を調べた。中心にRe原子を配置した13原子Al正20面体クラスターを持ち、電気物性が金属的なAl_<12>Re 1/0立方晶近似結晶においては、同じIII族のボロンの正20面体クラスターを有するα-ボロンで見られるような三中心共有結合はなく、金属的な結合状態となっていることが分かった。一方、12原子Al正20面体クラスターを持ち準結晶的(半導体的)な電気物性を有するAlMnSi 1/1立方晶近似結晶では、共有結合的な電子密度分布が観測された。

为了研究与从晶态到准晶态的相变相关的多孔结构的形成过程，我们将在Ar气氛中电弧熔化的母合金切出，将其真空密封，并在850℃下对样品进行退火多次，长达 30 小时。 FE-SEM的结果证实，随着准晶相单相程度的增加，该结构变得更加多孔，并且使用比重瓶法通过密度测量估算出的空隙率值也支持了该结果。退火前为层状结构，分为Al_3Pd相和Al_<0.7>Re_<0.3>相，退火后在Al_<0.7>Re_<0.3>相区域生成准晶，形成Al_3Pd相。在该区域中形成空腔。由 Pd 和 Re 扩散系数差异引起的柯肯德尔效应被认为是准晶体形成过程中空腔形成的一个因素。 AlPdRe 准晶的真密度测量是使用氦气恒体积膨胀法进行的。还对样品进行了成分分析，结果表明，随着小原子半径过渡金属浓度的增加，准晶格常数增加，晶胞中的原子数量减少。这一结果意味着准晶的共价性质正在增加。根据使用同步辐射测量的粉末X射线衍射图的Rietveld结构分析和通过最大熵法获得的近似晶体的电子密度分布，该近似晶体保持了准晶相的二十面体团簇特征，我们研究了二十面体团簇和之间的连通性集群。已发现Al_ 12 Re 1/0 近似立方晶体具有位于中心的Re原子的13原子Al二十面体簇并且具有金属电性质，其具有相同的III族硼的二十面体簇。不存在α-硼中所见的三中心共价键，而是金属键态。另一方面，在 AlMnSi 1/1 立方近似晶体中观察到共价电子密度分布，该晶体具有 12 原子 Al 二十面体簇和准晶（类半导体）电性能。