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Ion induced structural modification and nano-crystalline formation of Zr-Al-Ni-Cu metallic glasses

イオン照射によるZr-Al-Ni-Cu金属ガラスの構造変化及び微細結晶化

永田 晋二*; 笹瀬 雅人*; 高廣 克己*; 土屋 文*; 井上 愛知; 山本 春也; 四竈 樹男*

Nagata, Shinji*; Sasase, Masato*; Takahiro, Katsumi*; Tsuchiya, Bun*; Inoue, Aichi; Yamamoto, Shunya; Shikama, Tatsuo*

Zr基金属ガラスの構造変化及び微細結晶化に及ぼすイオンビーム照射効果について調べた。Zr$$_{55}$$Al$$_{10}$$Ni$$_{5}$$Cu$$_{30}$$からなる厚さ2mmの板状試料と薄膜試料に対して、室温のもとMg, P, Au及びBiイオンを100$$sim$$500keVの範囲で、最大2$$times$$10$$^{16}$$ions/cm$$^{2}$$まで照射した。X線回折を用いて照射試料の結晶構造を観察した結果、照射による長周期構造変化は見られなかった。Mgイオン照射した試料以外ではTEM観察によってfcc-Zr$$_{2}$$Cuの析出を観察することができた。また、Auイオンを照射した試料ではX線光電子分光法によりAu-Zr又はAu-Cu金属間化合物の形成が認められた。これらの結果から、イオン照射は、金属ガラスの長周期構造にあまり影響を与えないが、金属間化合物の析出を促進させる効果があり、その効果は重イオンであるほど顕著であることが明らかになった。

In this study, effects of the ion implantation on the phase transformation and nano-crystalline formation were examined in Zr-based metallic glasses. Samples were 2 mm thick plates and thin films of Zr$$_{55}$$Al$$_{10}$$Ni$$_{5}$$Cu$$_{30}$$ prepared by casting in a copper mold and by using RF magnetron sputtering, respectively. Ions of Mg, P, Au and Bi with 100-500 keV were implanted in the samples up to 2 $$times$$ 10$$^{16}$$ ions/cm$$^{2}$$ at room temperature. Nano-crystalline structure was found in implanted samples by TEM observation, while the long-range order in the structure was not found for the X-ray diffraction patterns. The electron diffraction patterns indicated the formation of fcc-Zr$$_{2}$$Cu in the P, Au, and Bi implanted region. Changes of the binding energy of the core level electron and valence band structure suggested the formation of Au-Zr or Au-Cu alloys in the Au ion implanted region.

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