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論文

Composition dependence of bulk properties in the Co-intercalated transition metal dichalcogenide Co$$_{1/3}$$TaS$$_{2}$$

Park, P.*; Cho, W.*; Kim, C.*; An, Y.*; Avdeev, M.*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; Park, J.-G.*

Physical Review B, 109(6), p.L060403_1 - L060403_7, 2024/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.L060403

Spontaneous Hall conductivity has recently been reported in the triangular lattice antiferromagnet Co$$_{1/3}$$TaS$$_{2}$$ under a zero magnetic field. This phenomenon originates from the distinctive noncoplanar triple-$$mathbf{Q}$$ magnetic ground state, possessing uniform real-space Berry curvature characterized by scalar spin chirality. We investigated the physical properties of Co$$_{1/3}$$TaS$$_{2}$$ by judiciously controlling the composition, revealing a drastic change in its bulk properties, even by slight variations in cobalt composition, despite the same crystal structure. For $$0.299 le x le 0.325$$, Co$$_{x}$$TaS$$_{2}$$ keeps all the characteristics of the ground state consistent with the previous studies --- two antiferromagnetic phase transitions at $$T_mathrm{N1}$$ and $$T_mathrm{N2}$$ ($$< T_mathrm{N1}$$), a large spontaneous Hall conductivity [$$sigma_{xy}(mathbf{H} = 0)$$], and a weak ferromagnetic moment along the $$c$$ axis. However, samples with $$x ge 0.330$$ exhibit distinct bulk properties, including the absence of both $$sigma_{xy}(mathbf{H} = 0)$$ and the weak ferromagnetic moment. Our neutron diffraction data reveal that Co$$_{x}$$TaS$$_{2}$$ with $$x ge 0.330$$ develops coplanar helical magnetic order with $$mathbf{q}_mathrm{m1} =(1/3, 0, 0)$$. This is entirely different from what has been seen in $$x le 0.325$$, explaining the observed composition dependence.

論文

Local structural changes in V-Ti-Cr alloy hydrides with hydrogen absorption/desorption cycling

池田 一貴*; 佐次田 頌*; 大友 季哉*; 大下 英敏*; 本田 孝志*; 羽合 孝文*; 齋藤 開*; 伊藤 晋一*; 横尾 哲也*; 榊 浩司*; et al.

International Journal of Hydrogen Energy, 51(Part A), p.79 - 87, 2024/01

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.10.318
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)

Low-vanadium-concentration alloys have low durability, and their hydrogen absorption and desorption amounts decrease by 20% after 100 cycles. In this study, we conducted reverse Monte Carlo modeling on X-ray diffraction patterns and neutron pair distribution functions of the hydrogen-absorbed and desorbed samples of a V$$_{0.10}$$Ti$$_{0.36}$$Cr$$_{0.54}$$ alloy to analyze the variations in the local structure. The local structure surrounding the hydrogen atom in the hydrogen-absorbed phase exhibited minimal changes. In contrast, hydrogen occupied both tetrahedral and octahedral sites of the hydrogen-desorbed phase almost equally during the early cycles; however, the amount of hydrogen occupying the tetrahedral sites increased with the number of cycles.

論文

Tetrahedral triple-Q magnetic ordering and large spontaneous Hall conductivity in the metallic triangular antiferromagnet Co$$_{1/3}$$TaS$$_{2}$$

Park, P.*; Cho, W.*; Kim, C.*; An, Y.*; Kang, Y.-G.*; Avdeev, M.*; Sibille, R.*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; Lee, K. H.*; et al.

Nature Communications (Internet), 14, p.8346_1 - 8346_9, 2023/12

https://doi.org/10.1038/s41467-023-43853-4
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)

The triangular lattice antiferromagnet (TLAF) has been the standard paradigm of frustrated magnetism for several decades. The most common magnetic ordering in insulating TLAFs is the 120$$^{circ}$$ structure. However, a new triple-$$mathbf{Q}$$ chiral ordering can emerge in metallic TLAFs, representing the short wavelength limit of magnetic skyrmion crystals. We report the metallic TLAF Co$$_{1/3}$$TaS$$_{2}$$ as the first example of tetrahedral triple-$$mathbf{Q}$$ magnetic ordering with the associated topological Hall effect (non-zero $$sigma_{xy}(mathbf{H}=0)$$). We also present a theoretical framework that describes the emergence of this magnetic ground state, which is further supported by the electronic structure measured by angle-resolved photoemission spectroscopy. Additionally, our measurements of the inelastic neutron scattering cross section are consistent with the calculated dynamical structure factor of the tetrahedral triple-$$mathbf{Q}$$ state.

論文

1F廃炉に向けた放射線源逆推定及び線源対策に係るデジタル技術の研究開発; 3D-ADRES-Indoor:デジタル技術を集約するプラットフォームの現状紹介

町田 昌彦; 山田 進; Kim, M.; 奥村 雅彦; 宮村 浩子; 志風 義明; 佐藤 朋樹*; 沼田 良明*; 飛田 康弘*; 山口 隆司; et al.

RIST News, (69), p.2 - 18, 2023/09

https://www.rist.or.jp/rnews/69/69s2.pdf

福島第一原子力発電所(1F)建屋内には、原子炉内から漏洩した放射性物質の汚染により高い放射線量を示す地点が多数存在し、廃炉作業を円滑に進める上での大きな障害の一つとなっている。この課題解決に資するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)は、経済産業省の廃炉・汚染水対策事業費補助金「原子炉建屋内の環境改善のための技術の開発(被ばく低減のための環境・線源分布のデジタル化技術の開発)」を受託し、令和3年度より2年間に渡り、放射線源の逆推定と推定線源に対する対策を仮想空間で実施可能とするためのデジタル技術の研究開発を実施してきた。本記事では、上記プロジェクトの成果(以下、前期プロジェクトと呼び、その2年間の研究開発の成果)を紹介する他、令和5年度4月より、新たに開始した継続プロジェクト(以下、後期プロジェクトと呼ぶ)の計画についても報告する。前期プロジェクトにて当初予定していた機械学習技術(LASSO)については、建屋内の複雑な構造情報と汚染源の性質を反映した一つの派生版手法へと結実させた成果を報告する他、実際の原子炉施設での検証結果を示す。更に、開発技術を集約したプラットフォームとしての機能を持つソフトウエア:3D-ADRES-Indoorを紹介し、継続して実施する予定の後期プロジェクトの研究開発計画も紹介する。

論文

First observation of $$^{28}$$O

近藤 洋介*; Achouri, N. L.*; Al Falou, H.*; Atar, L.*; Aumann, T.*; 馬場 秀忠*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Calvet, D.*; Chae, H.*; et al.

Nature, 620(7976), p.965 - 970, 2023/08

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6
 被引用回数：5 パーセンタイル：92.64(Multidisciplinary Sciences)

非常に中性子が過剰な原子核$$^{28}$$Oは、陽子、中性子ともに魔法数であることから古くからその性質に興味が持たれていたが、酸素の最後の束縛核$$^{24}$$Oよりも中性子が4個も多いため、これまで観測されてこなかった。この論文では、理化学研究所RIBFにて$$^{29}$$Fからの1陽子ノックアウト反応によって$$^{28}$$Oを生成し、そこから放出される中性子を測定することによって初めてその観測に成功した。核構造の観点からは、$$^{28}$$Oでは二重閉殻が保たれているか興味が持たれていたが、実験で得られた分光学的因子が殻模型計算で予言されて程度の大きいことから、閉殻構造をもたない可能性が高いことがわかった。

論文

Level structures of $$^{56,58}$$Ca cast doubt on a doubly magic $$^{60}$$Ca

Chen, S.*; Browne, F.*; Doornenbal, P.*; Lee, J.*; Obertelli, A.*; 角田 佑介*; 大塚 孝治*; 茶園 亮樹*; Hagen, G.*; Holt, J. D.*; et al.

Physics Letters B, 843, p.138025_1 - 138025_7, 2023/08

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138025
 被引用回数：1 パーセンタイル：0.02(Astronomy & Astrophysics)

$$^{57,59}$$Scからの1陽子ノックアウト反応を用いて、$$^{56}$$Caと$$^{58}$$Caのガンマ崩壊を観測した。$$^{56}$$Caでは1456(12)keVの$$gamma$$線遷移が、$$^{58}$$Caでは1115(34)keVの遷移が観測された。どちらの遷移も暫定的に$$2^{+}_{1} rightarrow 0^{+}_{gs}$$と割り当てられた。有効核子間相互作用をわずかに修正した広い模型空間での殻模型計算では、$$2^{+}_{1}$$準位エネルギー、2中性子分離エネルギー、反応断面積が実験とよく一致し、N=34閉殻の上に新しい殻が形成されていることを裏付けた。その構成要素である$$0_{f5/2}$$と$$0_{g9/2}$$軌道はほぼ縮退しており、これは$$^{60}$$Caが二重魔法核である可能性を排除し、Ca同位体のドリップラインを$$^{70}$$Caあるいはそれ以上にまで広げる可能性がある。

論文

Intruder configurations in $$^{29}$$Ne at the transition into the island of inversion; Detailed structure study of $$^{28}$$Ne

Wang, H.*; 安田 昌弘*; 近藤 洋介*; 中村 隆司*; Tostevin, J. A.*; 緒方 一介*; 大塚 孝治*; Poves, A.*; 清水 則孝*; 吉田 数貴; et al.

Physics Letters B, 843, p.138038_1 - 138038_9, 2023/08

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138038
 被引用回数：2 パーセンタイル：68.16(Astronomy & Astrophysics)

$$^{29}$$Neからの1中性子除去反応を用いて、$$^{28}$$Neの詳細な$$gamma$$線分光を行った。平行運動量分布の解析に基づき、$$^{28}$$Neの準位構造とスピンパリティを決定し、初めて負のパリティ状態を同定した。測定された断面積と運動量分布から、N=20とN=28のシェルギャップの消失の証拠となる有意なintruder p-wave強度が明らかになった。束縛状態については、弱いf-waveの可能性のある強度が観測された。いくつかの有効相互作用を用いた大規模殻模型計算では、実験的に観測された大きなp-wave強度と小さなf-wave強度は再現されず、Ne同位体に沿った反転の島への遷移の完全な理論的記述への挑戦が続いていることを示している。

論文

Nuclear structure in parity doublet model

Mun, M.-H.*; Shin, I. J.*; Paeng, W.-G.*; 原田 正康*; Kim, Y.*

European Physical Journal A, 59(7), p.149_1 - 149_6, 2023/07

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-023-01064-x
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Physics, Nuclear)

Using an extended parity doublet model with the hidden local symmetry, we study some properties of nuclei in the mean field approximation to see if the parity doublet model could reproduce nuclear properties and also to estimate the value of the chiral invariant nucleon mass $$m$$$$_{0}$$ preferred by nuclear structure. We first determine our model parameters using the inputs from free space and from nuclear matter properties. Then, we study some basic nuclear properties such as the nuclear binding energy with several different choices of the chiral invariant mass. We observe that our results approach the experimental values as $$m$$$$_{0}$$ is increased until $$m$$$$_{0}$$= 700 MeV and start to deviate more from the experiments afterwards with m0 larger than $$m$$$$_{0}$$ = 700 MeV. From this observation, we conclude that $$m$$$$_{0}$$ = 700 MeV is preferred by nuclear properties. We then calculate some properties of several selected nuclei with $$m$$$$_{0}$$ = 700 MeV and compare them with experiments. Finally, we study the neutron-proton mass difference in some nuclei.

論文

High-density nanoprecipitates and phase reversion via maraging enable ultrastrong yet strain-hardenable medium-entropy alloy

Kwon, H.*; Sathiyamoorthi, P.*; Gangaraju, M. K.*; Zargaran, A.*; Wang, J.*; Heo, Y.-U.*; Harjo, S.; Gong, W.; Lee, B.-J.*; Kim, H. S.*

Acta Materialia, 248, p.118810_1 - 118810_12, 2023/04

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118810
 被引用回数：13 パーセンタイル：99.28(Materials Science, Multidisciplinary)

Maraging steels, known for ultrahigh strength and good fracture toughness, derive their superior properties from lath martensite structure with high-density nanoprecipitates. In this work, we designed a novel Fe-based medium-entropy alloy with a chemical composition of Fe$$_{60}$$Co$$_{25}$$Ni$$_{10}$$Mo$$_5$$ in atomic% by utilizing the characteristics of the maraging steels. By a single-step aging of only 10 min at 650 $$^{circ}$$C, the alloy showed microstructures consisting of a very high number density of (Fe, Co, Ni)$$_7$$Mo$$_6$$-type nanoprecipitates in lath martensite structure and reverted FCC phase, which led to ultrahigh yield strength higher than 2 GPa. This work demonstrates a novel direction to produce strong and ductile materials by expanding the horizons of material design with the aid of high-entropy concept and overcoming the limits of conventional materials.

論文

Competitive strengthening between dislocation slip and twinning in cast-wrought and additively manufactured CrCoNi medium entropy alloys

Woo, W.*; Kim, Y. S.*; Chae, H. B.*; Lee, S. Y.*; Jeong, J. S.*; Lee, C. M.*; Won, J. W.*; Na, Y. S.*; 川崎 卓郎; Harjo, S.; et al.

Acta Materialia, 246, p.118699_1 - 118699_13, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118699
 被引用回数：11 パーセンタイル：98.19(Materials Science, Multidisciplinary)

In situ neutron diffraction experiments have been performed under loading in cast-wrought (CW) and additively manufactured (AM) equiatomic CoCrNi medium-entropy alloys. The diffraction line profile analysis correlated the faulting-embedded crystal structure to the dislocation density, stacking/twin fault probability, and stacking fault energy as a function of strain. The results showed the initial dislocation density of 1.8$$times$$10$$^{13}$$ m$$^{-2}$$ in CW and 1.3$$times$$10$$^{14}$$ m$$^{-2}$$ in AM. It significantly increased up to 1.3$$times$$10$$^{15}$$ m-$$^{-2}$$ in CW and 1.7$$times$$10$$^{15}$$ m$$^{-2}$$ in AM near fracture. The dislocation density contributed to the flow stress of 470 MPa in CW and 600 MPa in AM, respectively. Meanwhile, the twin fault probability of CW (2.7%) was about two times higher than AM (1.3%) and the stacking fault probability showed the similar tendency. The twinning provided strengthening of 360 MPa in CW and 180 MPa in AM. Such a favorable strengthening via deformation twinning in CW and dislocation slip in AM was attributed to the stacking fault energy. It was estimated as 18.6 mJ/m$$^{2}$$ in CW and 37.5 mJ/m$$^{2}$$ in AM by the strain field of dislocations incorporated model. Dense dislocations, deformation twinning, and atomic-scale stacking structure were examined by using electron backscatter diffraction (EBSD) and transmission electron microscopy (TEM).

論文

垂直磁気異方性を示す鉄挿入遷移金属ダイカルコゲナイドFe$$_x$$TaS$$_2$$のX線磁気円二色性による研究; Fe$$_x$$TiS$$_2$$との比較

芝田 悟朗; Won, C.*; Kim, J.*; 野中 洋亮*; 池田 啓祐*; Wan, Y.*; 鈴木 雅弘*; 小出 常晴*; 田中 新*; Cheong, S.-W.*; et al.

Photon Factory Activity Report 2022 (インターネット), 2 Pages, 2023/00

https://pfwww.kek.jp/acr/2022pdf/u_reports.html

Feをインターカレートした遷移金属ダイカルコゲナイド化合物Fe$$_x$$TiS$$_2$$およびFe$$_x$$TaS$$_2$$は、巨大な保磁力および垂直磁気異方性を示す強磁性体になることが知られている。我々は以前、Fe$$_x$$TiS$$_2$$についてのX線磁気円二色性(XMCD)実験の結果から、Fe$$^{2+}$$の凍結していない軌道磁気モーメントが結晶場の1次摂動によって直接磁気異方性エネルギーを生むことを明らかにした。今回、Fe$$_x$$TiS$$_2$$よりもさらに強い磁気異方性を示す遷移金属ダイカルコゲナイドFe$$_x$$TaS$$_2$$について同様にXMCD実験を行い、磁気異方性の強さが何によって左右されているかを探ることを試みた。

論文

Si-addition contributes to overcoming the strength-ductility trade-off in high-entropy alloys

Wei, D.*; Gong, W.; 都留 智仁; Lobzenko, I.; Li, X.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Do, H.-S.*; Bae, J. W.*; Wagner, C.*; et al.

International Journal of Plasticity, 159, p.103443_1 - 103443_18, 2022/12

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2022.103443
 被引用回数：27 パーセンタイル：98.49(Engineering, Mechanical)

Face-centered cubic single-phase high-entropy alloys (HEAs) containing multi-principal transition metals have attracted significant attention, exhibiting an unprecedented combination of strength and ductility owing to their low stacking fault energy (SFE) and large misfit parameter that creates severe local lattice distortion. Increasing both strength and ductility further is challenging. In the present study, we demonstrate via meticulous experiments that the CoCrFeNi HEA with the addition of the substitutional metalloid Si can retain a single-phase FCC structure while its yield strength (up to 65%), ultimate strength (up to 34%), and ductility (up to 15%) are simultaneously increased, owing to a synthetical effect of the enhanced solid solution strengthening and a reduced SFE. The dislocation behaviors and plastic deformation mechanisms were tuned by the addition of Si, which improves the strain hardening and tensile ductility. The present study provides new strategies for enhancing HEA performance by targeted metalloid additions.

論文

"Southwestern" boundary of the $$N = 40$$ island of inversion; First study of low-lying bound excited states in $$^{59}$$V and $$^{61}$$V

Elekes, Z.*; Juh$'a$sz, M. M.*; Sohler, D.*; Sieja, K.*; 吉田 数貴; 緒方 一介*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Achouri, N. L.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review C, 106(6), p.064321_1 - 064321_10, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.106.064321
 被引用回数：2 パーセンタイル：0.02(Physics, Nuclear)

$$^{59}$$Vと$$^{61}$$Vの低励起準位構造を初めて探索した。$$^{61}$$Vについては中性子ノックアウト反応と陽子非弾性散乱が、$$^{59}$$Vについては中性子ノックアウト反応データが得られた。$$^{59}$$Vについては4つ、$$^{61}$$Vについては5つの新たな遷移が確認された。Lenzi-Nowacki-Poves-Sieja (LNPS)相互作用に基づく殻模型計算との比較によって、それぞれの同位体について確認されたガンマ線のうち3つが、first 11/2$$^{-}$$状態とfirst 9/2$$^{-}$$状態からの崩壊と決定された。$$^{61}$$Vについては、($$p$$,$$p'$$)非弾性散乱断面積は四重極変形と十六重極変形を想定したチャネル結合法により解析されたが、十六重極変形の影響により、明確に反転の島に属するとは決定できなかった。

論文

Extended $$p_{3/2}$$ neutron orbital and the $$N = 32$$ shell closure in $$^{52}$$Ca

Enciu, M.*; Liu, H. N.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Nowacki, F.*; 緒方 一介*; Poves, A.*; 吉田 数貴; Achouri, N. L.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review Letters, 129(26), p.262501_1 - 262501_7, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.262501
 被引用回数：4 パーセンタイル：46.35(Physics, Multidisciplinary)

$$sim$$230MeV/nucleonでの$$^{52}$$Caからの中性子ノックアウト反応が$$gamma$$線分光と行われ、$$1f_{7/2}$$と$$2p_{3/2}$$軌道からの中性子ノックアウト反応の運動量分布が測定された。断面積は$$N=32$$の閉殻と整合し、Ca同位体での$$N=28$$と$$N=34$$閉殻と同程度に強い閉殻であることが確認された。運動量分布の分析から$$1_{f7/2}$$と$$2p_{3/2}$$軌道の平均二乗根半径の差は0.61(23)fmと決定され、これはmodified-shell-modelによる予言の0.7fmと整合した。これは、中性子過剰なCa同位体での$$2p_{3/2}$$軌道半径が大きいことが、中性子数にしたがって線形的に荷電半径が増える意外な現象の原因であることを示唆している。

論文

A First glimpse at the shell structure beyond $$^{54}$$Ca; Spectroscopy of $$^{55}$$K, $$^{55}$$Ca, and $$^{57}$$Ca

小岩井 拓真*; Wimmer, K.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; Holt, J. D.*; 宮城 宇志*; Navr$'a$til, P.*; 緒方 一介*; et al.

Physics Letters B, 827, p.136953_1 - 136953_7, 2022/04

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2022.136953
 被引用回数：4 パーセンタイル：52.69(Astronomy & Astrophysics)

中性子過剰核$$^{54}$$Caでは、新魔法数34が発見されて以来、その構造を知るために多くの実験がなされてきたが、それを超える中性子過剰核の情報は全く知られてこなかった。本論文では、理化学研究所RIBFにて$$^{55}$$K, $$^{55}$$Ca, $$^{57}$$Caの励起状態から脱励起するガンマ線を初めて観測した結果を報告した。それぞれ1つのガンマ線しか得られなかったものの、$$^{55}$$Kおよび$$^{55}$$Caのデータは、それぞれ、陽子の$$d_{3/2}$$と$$s_{1/2}$$軌道間のエネルギー差、中性子の$$p_{1/2}$$と$$f_{5/2}$$軌道間のエネルギー差を敏感に反映し、両方とも最新の殻模型計算によって200keV程度の精度で再現できることがわかった。また、1粒子状態の程度を特徴づける分光学的因子を実験データと歪曲波インパルス近似による反応計算から求め、その値も殻模型計算の値と矛盾しないことがわかった。

論文

Environmental effects on layer-dependent dynamics of Dirac fermions in quasicrystalline bilayer graphene

Zhao, Y.*; Suzuki, T.*; Iimori, T.*; Kim, H.-W.*; Ahn, J. R.*; 堀尾 眞史*; 佐藤 祐輔*; 深谷 有喜; Kanai, T.*; Okazaki, K.*; et al.

Physical Review B, 105(11), p.115304_1 - 115304_8, 2022/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.115304
 被引用回数：1 パーセンタイル：17.38(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では、時間・角度分解光電子分光を用いて、SiC基板上に作製したグラフェン層におけるキャリアダイナミクスについて調べた。光ポンピング後の準結晶グラフェンのディラックバンドでは、電子ドーピングに層依存性が観測された。また、光誘起キャリア輸送量は基板からの距離に依存することがわかった。フラット基板及びステップ基板上の単層グラフェンの結果から、キャリアの生成源は界面のステップ状態に由来することがわかった。本メカニズムは、密度汎関数計算による電子構造を基にした動的モデルにより記述できる。

論文

Metalloid substitution elevates simultaneously the strength and ductility of face-centered-cubic high-entropy alloys

Wei, D.*; Wang, L.*; Zhang, Y.*; Gong, W.; 都留 智仁; Lobzenko, I.; Jiang, J.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Bae, J. W.*; et al.

Acta Materialia, 225, p.117571_1 - 117571_16, 2022/02

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117571
 被引用回数：59 パーセンタイル：99.75(Materials Science, Multidisciplinary)

Recently-developed high-entropy alloys (HEAs) containing multiple principal metallic elements have ex-tended the compositional space of solid solutions and the range of their mechanical properties. Here we show that the realm of possibilities can be further expanded through substituting the constituent metals with metalloids, which are desirable for tailoring strength/ductility because they have chemical interactions and atomic sizes distinctly different from the host metallic elements. Specifically, the metalloid substitution increases local lattice distortion and short-range chemical inhomogeneities to elevate strength, and in the meantime reduces the stacking fault energy to discourage dynamic recovery and encourage defect accumulation via partial-dislocation-mediated activities. These impart potent dislocation storage to improve the strain hardening capability, which is essential for sustaining large tensile elongation. As such, metalloid substitution into HEAs evades the normally expected strength-ductility trade-off, enabling an unusual synergy of high tensile strength and extraordinary ductility for these single-phase solid solutions.

論文

Microstructural evolution and mechanical properties of non-equiatomic (CoNi)$$_{74.66}$$Cr$$_{17}$$Fe$$_{8}$$C$$_{0.34}$$ high-entropy alloy

Kim, Y. S.*; Chae, H.*; Huang, E.-W.*; Jain, J.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Hong, S. I.*; Lee, S. Y.*

Materials, 15(4), p.1312_1 - 1312_11, 2022/02

https://doi.org/10.3390/ma15041312
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Physical)

In this study, we manufactured a non-equiatomic (CoNi)$$_{74.66}$$Cr$$_{17}$$Fe$$_{8}$$C$$_{0.34}$$ high-entropy alloy (HEA) consisting of a single-phase face-centered-cubic structure. The non-equiatomic (CoNi)$$_{74.66}$$Cr$$_{17}$$Fe$$_{8}$$C$$_{0.34}$$ HEA revealed a good combination of strength and ductility in mechanical properties compared to the equiatomic CoNiCrFe HEA, due to both stable solid solution and precipitation-strengthened effects. The non-equiatomic stoichiometry resulted in not only a lower electronegativity mismatch, indicating a more stable state of solid solution, but also a higher stacking fault energy (SFE, $$sim$$50 mJ/m$$^{2}$$) due to the higher amount of Ni and the lower amount of Cr. This higher SFE led to a more active motion of dislocations relative to mechanical twinning, resulting in severe lattice distortion near the grain boundaries and dislocation entanglement near the twin boundaries.

論文

Work hardening behavior of hot-rolled metastable Fe$$_{50}$$Co$$_{25}$$Ni$$_{10}$$Al$$_{5}$$Ti$$_{5}$$Mo$$_{5}$$ medium-entropy alloy; In situ neutron diffraction analysis

Kwon, H.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Gong, W.; Jeong, S. G.*; Kim, E. S.*; Sathiyamoorthi, P.*; 加藤 秀実*; Kim, H. S.*

Science and Technology of Advanced Materials, 23(1), p.579 - 586, 2022/00

https://doi.org/10.1080/14686996.2022.2122868
 被引用回数：6 パーセンタイル：66.14(Materials Science, Multidisciplinary)

Metastability engineering is a strategy to enhance the strength and ductility of alloys via deliberately lowering phase stability and prompting deformation-induced martensitic transformation. In this work, the martensitic transformation and its effect on the mechanical response of a Fe$$_{50}$$Co$$_{25}$$Ni$$_{10}$$Al$$_{5}$$Ti$$_{5}$$Mo$$_{5}$$ medium-entropy alloy (MEA) were studied by in situ neutron diffraction under tensile loading. This work shows how great a role FCC to BCC martensitic transformation can play in enhancing the mechanical properties of ferrous MEAs.

論文

Multiple deformation scheme in direct energy deposited CoCrNi medium entropy alloy at 210K

Kim, Y. S.*; Chae, H.*; Woo, W.*; Kim, D.-K.*; Lee, D.-H.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lee, S. Y.*

Materials Science & Engineering A, 828, p.142059_1 - 142059_10, 2021/11

https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.142059
 被引用回数：15 パーセンタイル：80.35(Nanoscience & Nanotechnology)

CoCrNi medium entropy alloy (MEA) and stainless steel 316L (SS316L) were manufactured by direct energy deposition of additive manufacturing (DED-AM). Exceptional mechanical properties of DED CoCrNi at 210K were achieved by the activities of a multiple deformation scheme that changed from dislocation slip to twinning-induced plasticity followed by transformation-induced plasticity. While SS316L at room temperature has micro-twins, CoCrNi at 210K exhibited nano-twins, resulting from lower stacking fault energy. Moreover, transformed hexagonal close-packed (HCP) phases were found near the face-centered cubic (FCC) {111} grain boundaries, where remarkable stacking faults and severe lattice distortion were measured.

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