(P47-P0123)Fe20Cr20Ni20Co20Mn20 高エントロピー合金の熱平衡空孔濃度の変化

摘要

高エントロピー合金とは各構成元素の組成が5～35 at.%占める5 元系以上の元素から構成され，高い配置のエントロピーを持ち熱安定性が高い固溶体単相構造を成す合金と定義1）されている．2 元系あるいは3 元系において相分離する構成元素を含むにも関わらず固溶体単相構造を成し，また温度低下に伴い強度の増加とともに延性と靭性が大きく向上するといった特性が報告2) されており，現在脚光を浴びている材料である．これらの特性の要因として結晶格子ひずみ，カクテル効果，sluggishdiffusion が挙げられている3)．代表的な高エントロピー合金であるfcc 単相のFe20Cr20Ni20Co20Mn20 合金中ではNi 原子の拡散の活性化エネルギーが純金属やステンレス鋼と比較して高いことが拡散対を用いた実験により報告3)されている．この結果から高エントロピー合金では空孔の形成エネルギー，または移動エネルギーが大きいことが期待されるが，詳細は明らかになっていない．本研究では陽電子寿命法を用いてFe20Cr20Ni20Co20Mn20 合金中の高温下での熱平衡空孔形成挙動を調査した．陽電子寿命法は0.1 atppm 程度の極低濃度の原子空孔を検出することが出来る唯一の手法であり，空孔濃度の定量評価も可能であることから，今まで純金属の空孔形成エンタルピーの評価に用いられてきた実績を持つ．また，同じfcc 単相構造を持つFe40Cr15Ni45 合金を比較として選択した．