B2型金属間化合物の点欠陥挙動およびその原子拡散機構との関連性の解明

阐明B2型金属间化合物的点缺陷行为及其与原子扩散机制的关系

• 批准号: 10136244
• 负责人: 古我知 峯雄
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10136244/
• 关键词: 金属間化合物; B2型規則相; 点欠陥構造; 回折実験; 熱統計計算; 構造空孔; FeAl合金

B2型金属間化合物相は等原子比組成近傍に多くの2元合金に形成される。組成の化学量論比からのずれ,または温度上昇に伴い点欠陥が形成されるが,その振舞いが材料特性として原子拡散機構と密接に関連する事は良く知られている。この点欠陥挙動に関して,in-situ高温中性子線・X線回折法に基づく実験的ならびに熱統計法に基づく理論的研究を行った。B2FeAl合金に対する回折実験の結果,熱空孔はFe,Al格子席上にほぼ同等に形成される(RVD),また不正原子(不正格子席を占める原子)は正規格子席に戻る(ASAR)傾向がある事を見出した。これはB2型合金に現れる点欠陥に対して従来考えられていた,不正原子(ASD)と複合欠陥(TRD)タイプのいずれにも属さない新しい知見である。上記特徴を踏まえて,B2型合金ABの点欠陥形成機構をBragg-Williams法に基づき熱統計的に考察した。その際,基底状態(絶対0度)における構造欠陥はASDであるとし,構造空孔はいかなるB2合金にも存在しないとした。これはNiAl,CoAl,FeAl合金に対し最近我々が行った密度測定による空孔濃度の実測に基づき導かれた結論である。更に昇温に伴う熱欠陥はRVD機構による空孔形成を基本とし,ASARとTRD機構とが混在したhybrid状態を仮定した。計算結果(casel)は,B過剰側で空孔濃度が昇温に伴い増加し構造空孔量に近づく事,更に不正B原子の戻りが起こる事を示した。また組成変化の結果よりA過剰側で不正A原子が,B過剰側でA空孔(A格子席上の空孔)が主要欠陥である事,更にB過剰側で少量の不正B原子が存在する事が示せ,B2NiAlの実測と良く符号した。case2では,A過剰側でA空孔,B空孔が昇温に伴いほぼ同量に増加し,B2FeAlのRVD的振舞いが再現された。また空孔濃度の組成変化がA過剰側で緩やかでB過剰側での急増と好対照となる事も実測と良く一致した。

B2 型金属间相在许多具有接近等原子成分的二元合金中形成。点缺陷是随着成分偏离化学计量比或随着温度升高而形成的，众所周知，它们的行为与作为材料特性的原子扩散机制密切相关。针对这一点缺陷行为，我们开展了基于原位高温中子束/X射线衍射的实验研究和基于恒温统计方法的理论研究。 B2FeAl 合金的衍射实验结果表明，Fe 和 Al 晶格位点 (RVD) 上几乎均等地形成热空位，并且不规则原子（占据不规则晶格位点的原子）倾向于返回到规则晶格位点 (ASAR)。确实有。这是一项新发现，不属于非法原子（ASD）或复杂缺陷（TRD）类型，传统上认为B2型合金中出现的点缺陷是非法原子（ASD）或复杂缺陷（TRD）类型。基于上述特点，基于Bragg-Williams方法对B2型合金AB的点缺陷形成机理进行了热统计研究。当时，假设基态（绝对0度）的结构缺陷为ASD，并且任何B2合金都不存在结构空位。这一结论是根据我们最近对 NiAl、CoAl 和 FeAl 合金进行的密度测量对空位浓度的实际测量得出的。此外，与温度升高相关的热缺陷基于RVD机制形成的空位，并且假设ASAR和TRD机制共存的混合状态。计算结果(casel)表明，在B过量一侧，空位浓度随着温度的升高而增加，并接近结构空位的量，并且出现非法B原子的回归。此外，由于成分变化，发现主要缺陷是A过剩侧的非法A原子、B过剩侧的A空位（A晶格位点上的空位）以及B过量一侧存在少量非法B原子，结果与B2NiAl的实际测量结果吻合良好。在情况 2 中，在 A 过量一侧，随着温度升高，A 空位和 B 空位增加到几乎相同的数量，再现了 B2FeAl 的 RVD 行为。此外，A过量侧空位浓度的成分变化是渐进的，这与B过量侧的快速变化形成了良好的对比，与实际测量结果吻合良好。

项目成果

M.Kogachi,T.Haraguchi: "Possibilities of random vacancy distribution and antisite atom recovering in the point defect mechanism in B2-type intermetallics." Intermetallics. 7(印刷中). (1999)

M.Kogachi、T.Haraguchi：“B2 型金属间化合物中点缺陷机制中随机空位分布和反位原子恢复的可能性”（正在出版）。

M.Kogachi,T.Haraguchi,S.M.Kim: "Point defect behavior in high temperature region in the B2-type intermetallic compound FeAl." Intermetallics. 6・6. 499-510 (1998)

M.Kogachi、T.Haraguchi、S.M.Kim：“B2 型金属间化合物 FeAl 中的点缺陷行为” 499-510 (1998)。