Effects of ultrastrong gravitational field on the crystalline state of a Bi-Sb alloy

Bi-Sb合金の結晶状態に対する超重力場の影響

Huang, X.*; 真下 茂; 小野 正雄  ; 冨田 健; 沢井 友次; 長壁 豊隆  ; 毛利 信男*

Huang, X.*; Mashimo, Tsutomu; Ono, Masao; Tomita, Takeshi; Sawai, Tomotsugu; Osakabe, Toyotaka; Mori, Nobuo*

本研究では、超重力場下の結晶状態の変化を調べるために、BiSb合金とBi単体について固相状態の温度で100万Gレベルの超重力場実験を行った。191-205Cで超重力場処理後の試料は組成の変化が見られなかったが、結晶粒径が数mmから数10mまで微細化された。同じ条件で処理したBi単体試料は結晶粒径が変化しなかった。220-240Cで処理後の試料は二つの領域を示している。弱い重力場領域では、結晶が数10mまで微細化されたが、強い重力場領域では、原子の沈降による組成変化が起きたほか、結晶が重力方向に沿って成長し、その長さが数mm程度に達している。成長した結晶はかなり歪んでおり、その歪みが重力の強い方向に沿って増大していること、また、六方晶のc軸が重力方向にほぼ平行になっていることがわかった。この特殊な結晶状態の形成は原子の沈降によるものと考えられる。

Mega-gravity field experiments were performed on the BiSb(atomic percent) alloy and pure Bi below their melting points, to investigate the change in crystalline state. For the alloy centrifuged at 191-205 C, no change in composition was observed, and the grain sizes of the crystals decreased from several mm to tens of m, while no distinct change in grain size was observed for the centrifuged pure Bi. The alloy centrifuged at 220-240 C consisted of two regions with different morphologies-fine-grained crystals with grain sizes around tens of m in the low gravity region, and large crystals with grain sizes several mm long and hundreds of m wide along the direction of gravity in the high gravity region, where sedimentation of atoms was confirmed. The large crystals with hexagonal structures were formed by preferential crystal growth roughly along the c axes, and a large strain that increased as the gravitational field increased existed inside these crystals. Formation of this anomalous crystal state might be correlated with the sedimentation of atoms.