高分解能電子顕微鏡法および分析電子顕微鏡法を用いた岩石中の粒界化学構造の解明

使用高分辨率电子显微镜和分析电子显微镜阐明岩石中的晶界化学结构

基本信息

批准号：
02J10435
负责人：
平賀岳彦
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度、7月中旬までの限られた研究期間であったが、二面角と状態図の関係を探る研究において成果を挙げることができた。使用した系は、銀-ニッケル、コバルト、銅、鉄、シリコンで、すべて二相系である。すべては、粉末を混合、焼結、加工、表面研磨、サーマルグルービングという処理を経て、二面角を走査型電子顕微鏡法により測定した。例えば、銀vsニッケル・ニッケル、ニッケルvs銀・銀の二面角を測定することで、銀粒界エネルギーを基準とした、すべての粒界・異相界面エネルギーを求めることが出来た。それによると、まず、粒界エネルギーは、これまで言われてきたように、それぞれの相の融解エンタルピーと見事な線形関係が成立する。また、異相界面エネルギーと液相での混合エンタルピーに正の相関関係があるのを見出した。つまり、異相界面においても、その界面構造・化学組成が二成分の混合液相のそれに近いことを示している。このことは、状態図の形より、その組成で形成される粒界。異相界面の構造・化学、エネルギー状態の予想を可能にする。また、その逆の、二面角の測定より、状態図の形を予想できることを意味する。水が共融効果を抑える系、例えば、フォルステライト・エンスタタイト系が挙げられるが、マントル岩のオリビン-単斜輝石に発達する二面角を測定することで、岩石中の含水量を推定することが可能になると思われる。現在、これらの結果・考察をまとめ、論文作成に従事している。

今年，虽然研究期限被限制到7月中旬，但我们在探索二面角与相图关系的研究中取得了成果。使用的系统是银镍、钴、铜、铁和硅，所有这些都是两相系统。所有这些都经过以下过程：粉末混合、烧结、加工、表面抛光和热开槽，并使用扫描电子显微镜测量二面角。例如，通过测量银与镍/镍以及镍与银/银的二面角，我们能够根据银晶界能确定所有晶界和异相界面能。据此，首先，如上所述，晶界能与各相的熔化焓具有良好的线性关系。我们还发现不同相的界面能与液相混合焓之间存在正相关关系。换句话说，即使在不同相之间的界面，其界面结构和化学组成也接近于二组分混合液相。这表明由组成形成的晶界是由相图的形状决定的。它使得预测不同相界面的结构、化学和能态成为可能。这也意味着可以通过测量二面角来预测相图的形状。水抑制共晶效应的系统，例如镁橄榄石-顽辉石系统，可以通过测量地幔岩石中橄榄石-单斜辉石中形成的二面角来估计岩石中的水含量。目前，我正在总结这些结果和讨论并撰写论文。