時間分解Ｘ線分析法を用いたＡｌＣｕＦｅ準結晶鉱物形成メカニズムの解明

利用时间分辨 X 射线分析阐明 AlCuFe 准晶矿物的形成机制

• 批准号: 18J11126
• 负责人: 高木 壮大
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11126/
• 关键词: レーザー衝撃圧縮; 時間分解XRD; 衝撃破壊

隕石衝突の際に発生する衝撃圧縮により隕石や天体を構成している鉱物には衝撃の痕跡が残される．従来の研究では，衝撃後の試料観察や衝撃中のマクロな衝撃波の状態観察実験から衝撃下での変化メカニズムが推測されていた．本課題では，鉱物の衝撃下でのミクロスケールな変化を直接観察する実験システムを構築し，鉱物の衝撃下での変化メカニズムを明らかにすることを目指した．実験は高エネルギー加速器研究機構の放射光施設PF-ARで行なった．衝撃状態はレーザー衝撃圧縮法により発生させ，その衝撃下での結晶構造を放射光X線を用いて観察した．本年度は，昨年度までに整備したシステムを用いて放射光測定を行なった．まず多結晶Al箔試料の衝撃下での挙動を観察し，整備した実験システムで発生される衝撃圧縮状態の観察，その際のAl結晶粒子の挙動観察を行なった．衝撃下でのX線回折像の変化から，Alの各結晶面が衝撃により圧縮され，その後約10ナノ秒後には解放される様子が観察された．結晶格子面の収縮から衝撃圧力は17 GPaでその際の歪み速度は4.6×10^7 s-1であることが確認された．本実験で用いた試料は結晶粒子が数10マイクロメートルであり，X線の試料表面でのビームサイズは数100マイクロメートルであるため，衝撃前はX線回折像が点状であったが，衝撃圧縮と同時に回折X線は回折角軸方向と同心円状に広がり，結晶粒の微細化がおきたことが確認された．また，衝撃前の状態から結晶粒が選択配向していたが，微細化がおきても選択配向は変わらず結晶粒が配向は変化させずに微細化を起こしていることが明らかになった．本研究では，さらにレーザー速度干渉計での衝撃圧縮状態の観察システムも整備し，20 GPa程度の衝撃圧での衝撃実験システムが放射光施設に構築された．鉱物に関する測定も開始し，衝撃下での構造相転移も直接観察から明らかになってきている．

在陨石撞击期间产生的冲击压缩仍然是构成陨石和天体的矿物的影响痕迹。传统研究表明，冲击后样品观察的冲击和宏冲击波的影响状态的变化机制。在此任务中，我们旨在建立一个实验系统，以直接观察矿物影响的微观变化，并阐明在矿物影响下变化的机制。该实验是在高能加速器研究组织的PF-AR上进行的。撞击条件是通过激光冲击压缩方法产生的，并且使用辐射X射线观察到冲击下的晶体结构。在这个财政年度，使用去年开发的系统进行了辐射光测量。首先，观察到多个晶体铝箔测试费的行为，观察到在良好的实验系统中产生的影响压缩态，并观察到当时的Al晶体颗粒的行为。从冲击中X射线折叠图像的变化中，可以观察到Al的每个晶体表面都被冲击压缩，并且在大约10纳米科斯之后，观察到了。有人证实，由于晶格的收缩，冲击压力为17 GPA，当时的失真速度为4.6×10^7 s-1。该实验中使用的样品是几个微米的晶体颗粒，X射线的样品表面上的光束尺寸为几个100微米，因此X射线折叠的图像是在撞击之前点缀的图像时间为冲击压缩，衍射x射线以同心方式与垂直角轴的方向扩散，并确认将晶体晶粒微型化。此外，还发现在撞击之前从状态中选择了晶粒，但是即使在微型化后，选择方向保持不变，并且没有改变晶体晶粒，并且将方向微观化。在这项研究中，还建立了对具有激光速度干涉仪的冲击压缩状态的观察系统，并且在辐射设施中建立了一个约为20 GPA的电击实验系统。矿物质的测量也已经开始，从直接观察中也揭示了所影响的结构相变。

项目成果

Direct observation of the transformation toughening of tetragonal stabilized zirconia under shock deformation condition by ns time-resolved XRD.

纳秒时间分辨X射线衍射直接观察冲击变形条件下四方稳定氧化锆的相变增韧。

• 发表时间: 2019
• 作者: Takagi Sota;Ichiyanagi Kouhei;Kyono Atsushi;Nozawa Shunsuke;Kawai Nobuaki;Fukaya Ryo;Funamori Nobumasa;Adachi Shin-ichi;髙木壮大，一柳光平，川合伸明，深谷亮，野澤俊介，興野純，船守展正， 足立 伸一
• 通讯作者: 髙木壮大，一柳光平，川合伸明，深谷亮，野澤俊介，興野純，船守展正， 足立 伸一