KUMADAIマグネシウム合金の原子振動の観察から硬さの起源を見出す－軽くて丈夫な新規構造材料開発に重要な指針－

熊本大学の細川伸也教授、木村耕治特任助教（現：名古屋工業大学助教）およびJ. R. STELLHORN外国人特別研究員は、福岡大学、大阪大学および高輝度光科学研究センターの研究者と協力して、希土類金属イットリウムおよび亜鉛不純物を含むマグネシウム合金（KUMADAIマグネシウム合金）を対象として放射光X線を利用したX線非弾性散乱実験を行うことにより、不純物がマグネシウム合金の硬さに与える影響をミクロに解明することに成功しました。この合金には不純物が作るクラスターが存在することが指摘されてきましたが、加えてこのクラスター内およびクラスターとマグネシウムとの間に特徴のある弾性的性質が明らかになりました。これは、合金全体が持つ力学的な強じんさと大きく関係していると思われます。
この技術を活用することにより、添加元素によって性能を制御する軽金属マグネシウム材料の力学的機能を解明できるとともに、高価な希少金属イットリウムを含まない新規軽量金属合金構造材料の開発に新たな指針を与えるものとして期待されます。

（説明）
・アルミニウムより軽量で、航空機や地下鉄の構造材料として期待されているKUMADAIマグネシウム合金の非弾性散乱実験を、大型放射光施設SPring-8を用いて世界で初めて行うことができました。
・合金には不純物が作るクラスターが存在することがわかっていましたが、その弾性的性質は合金内で非常に画一的で極めて強固であり、また母体のマグネシウムとも非常に揃ったつながりを持つことがわかりました。それは、まるでセメントに含まれる小石のように、柔らかかったマグネシウム金属に、材料としての強度を飛躍的に増強させている可能性が高いことがわかりました。
・現在のところ、添加されている希土類金属不純物は、高価な希少金属ですが、文部科学省が進める元素戦略に基づいて、安価な不純物で同様な原子配列を持つマグネシウム合金の探索に、新たな指針を与えるものとして大変期待されます。
・熊本大学発で応用が非常に期待されているマグネシウム合金が持つ硬さの起源について、熊本大学内の理学系、工学系にわたる4つの研究グループがその持ち味を活かしながら、外部の研究者と協力して解明することができました。大学で行われた研究として、極めて共同性の高い研究です。

（発表者）

細川伸也	熊本大学	大学院先端科学研究部（理学系）・教授
木村耕治	熊本大学	大学院先端科学研究部（理学系）・特任助教（現：名古屋工業大学　大学院工学研究科・助教）
J. R. STELLHORN	熊本大学	大学院先端科学研究部（理学系）・外国人特別研究員
吉田亨次	福岡大学	理学部・助教
萩原幸司	大阪大学	大学院工学研究科・准教授
伊津野仁史	大阪大学	大学院工学研究科・特任研究員（現：物質・材料研究機構・特任研究員）
山崎倫昭	熊本大学	大学院先端科学研究部（工学系）および先進マグネシウム国際研究センター・准教授
河村能人	熊本大学	大学院先端科学研究部（工学系）および先進マグネシウム国際研究センター・教授
峯　洋二	熊本大学	大学院先端科学研究部（工学系）・准教授
高島和希	熊本大学	大学院先端科学研究部（工学系）・教授
内山裕士	高輝度光科学研究センター・研究員
筒井智嗣	高輝度光科学研究センター・主幹研究員
高良明英	熊本大学	学務課・技術職員
下條冬樹	熊本大学	大学院先端科学研究部（理学系）・教授

【掲載誌】
Acta Materialia

【タイトル】
Phonon excitations in a single crystal Mg85Zn6Y9 with a synchronized long-period stacking ordered phase

【著者名】
S. Hosokawa, K. Kimura, J. R. Stellhorn, K. Yoshida, K. Hagihara, H. Izuno, M. Yamasaki, Y. Kawamura, Y. Mine, K. Takashima, H. Uchiyama, S. Tsutsui, A. Koura, F. Shimojo

【doi】
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.12.053

【詳細】
プレスリリース本文 (PDF784KB)

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E-mail：shhosokawa※kumamoto-u.ac.jp
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