つくば、日本、13年2021月XNUMX日–（ACN Newswire）– ケイ化ニオブを含む金属は、高温に耐え、発電所や航空機のガスタービンの効率を向上させることができる有望な材料です。 しかし、それらの複雑な結晶構造のために、それらの機械的特性を正確に決定することは困難でした。 現在、日本の京都大学の科学者は、これらの材料の小さなサンプルに圧力が加えられたときにミクロレベルで何が起こるかを測定しました。 ジャーナルScienceand Technology of Advanced Materialsに掲載されたこのアプローチは、科学者が複雑な結晶の原子レベルの挙動を理解してガスタービンでより耐熱性の高いコンポーネントを開発するために必要な正確な測定値を取得するのに役立ちます。
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| 科学者たちは、小さなプローブがさまざまな荷重軸の向きでマイクロピラー試験片に力を加えたときに発生した塑性変形を測定しました。 |
「私たちの結果は、結晶性材料の塑性変形挙動に関する研究の最先端を示しています」と、研究の対応する著者である岸田恭介は述べています。
塑性変形は、持続的な力が結晶に加えられたときに原子レベルで発生する歪みを表します。 複雑な結晶で測定することは困難です。 岸田らは、結晶の塑性変形を系統的に測定するための新しいアプローチを採用しており、高温ガスタービンでの使用が期待されています。
この研究では、彼らはalpha-Nb5Si3と呼ばれるケイ化ニオブの塑性変形を測定しました。 これらの結晶の小さな「マイクロピラー」は、端にフラットパンチ圧子を備えた機械を使用して、非常に少量の応力にさらされました。 応力をサンプルのさまざまな面に適用して、結晶内のどこでどのように塑性変形が発生するかを判断しました。 試験前後のサンプルに走査型電子顕微鏡を使用することにより、変形が発生した平面と方向を検出することができました。 これに続いて、原子レベルで何が起こっているのかをさらに理解するために、理論計算に基づくシミュレーション研究が行われました。 最後に、チームは結果を、以前に調べたホウ素含有ケイ化モリブデン（Mo5SiB2）の結果と比較しました。
「Mo5SiB3とは著しく対照的なalpha-Nb5Si2では、瞬間的な障害がかなり簡単に発生することがわかりました」と岸田氏は言います。
これは、金属ベースの合金の強化成分として使用する場合、α-Nb5Si3がMo5SiB2と比較して不利であることを意味する可能性があります。 しかし、岸田と彼のチームは、他の合金元素を追加することで、この材料の固有の脆性を改善できると考えています。
チームは、このアプローチを使用して、複雑な構造を持つ他の結晶材料の機械的特性を研究することを計画しています。
さらに詳しい情報
岸田恭介教授
京都大学
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紙： https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14686996.2020.1855065
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