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論文

中性子イメージング技術と多様な応用状況; ブラッグエッジイメージング法による銅のミクロ組織の観察

大場 洋次郎; 佐々木 宏和*

日本原子力学会誌ATOMO$$Sigma$$, 65(8), p.499 - 502, 2023/08

中性子イメージングは、中性子の高い透過力によって、試料内部の構造の可視化に有効な実験手法である。特に、近年発展してきたブラッグエッジイメージング法を用いることにより、結晶粒等のミクロ組織の情報も得られるようになってきた。そこで本解説記事では、銅にブラッグエッジイメージング法を適用した例について解説する。銅は、高い電気伝導率を持ち、工業的に重要な材料である。銅の特性は、ミクロ組織によって大きく影響を受けるため、ブラッグエッジイメージング法を用いた試料内部のミクロ組織の観察が有効であると考えられる。

論文

Characterization of precipitated phase in Cu-Ni-Si alloy by small-angle X-ray scattering, small angle neutron scattering and atom probe tomography

佐々木 宏和*; 秋谷 俊太*; 大場 洋次郎; 大沼 正人*; Giddings, A. D.*; 大久保 忠勝*

Materials Transactions, 63(10), p.1384 - 1389, 2022/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

Copper-Nickel-Silicon (Cu-Ni-Si) alloys have excellent electric conductivity and mechanical properties due to nanosized Nickel-Silicon precipitates dispersed in Copper matrix. In this study, small-angle X-ray scattering (SAXS), small-angle neutron scattering (SANS), and atom probe tomography were used to characterize the Ni-Si precipitates for further improvement of Cu-Ni-Si alloys. We obtained nanostructural information about the size, shape, chemical composition, and their changes during heat treatment.

論文

X線・中性子小角散乱法及び3次元アトムプローブ法によるCu-Ni-Si合金中の析出相の解析

佐々木 宏和*; 秋谷 俊太*; 大場 洋次郎; 大沼 正人*; Giddings, A. D.*; 大久保 忠勝*

銅と銅合金, 60(1), p.309 - 314, 2021/08

銅合金においては高強度と高導電性の両立が求められており、これを満たす材料の一つとして、Cu母相中にNi-Si系化合物を微細に析出させたCu-Ni-Si系合金が知られている。本研究では、Cu-Ni-Si系合金のさらなる特性向上のため、X線小角散乱法と中性子小角散乱法、3次元アトムプローブ法を併用してNi-Si析出物の定量的解析を行った。その結果、熱処理温度の違いによるNi-Si析出物のサイズや形状、組成の変化に関して知見を得ることができた。

論文

小角X線散乱法によるコルソン合金中の析出物の時硬処理過程のその場測定

山崎 悟志*; 廣瀬 清慈*; 佐々木 宏和*; 大場 洋次郎; 宮澤 知孝*; 大沼 正人*

銅と銅合金, 60(1), p.315 - 319, 2021/08

銅合金においては高強度と高導電性の両立が求められており、これを満たす材料の一つとして、Cu-Ni-Si系合金が知られている。Cu-Ni-Si系合金では、熱時効によりCu母相中にNi-Si系化合物を微細に析出させ、析出強化をもたらすことができるため、このNi-Si粒子の形態が特性にとって重要な役割を果たしている。そこで本研究では、走査型透過電子顕微鏡(STEM)、熱時効中その場X線小角散乱(SAXS)測定、X線吸収微細構造(XAFS)測定により、Ni-Si粒子の観察を行った。その結果、時効中にNi-Si粒子が形成し、粗大化する過程の観察に成功した。

論文

Characterization of BaZrO$$_{3}$$ nanocolumns in Zr-added (Gd,Y)Ba$$_{2}$$Cu$$_{3}$$Ox superconductor tape by anomalous small-angle X-ray scattering

大場 洋次郎; 佐々木 宏和*; 山崎 悟志*; 中崎 竜介*; 大沼 正人*

Superconductor Science and Technology, 32(5), p.055011_1 - 055011_5, 2019/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:4.85(Physics, Applied)

Artificial pinning centers (APC) in rare-earth barium copper oxide (REBCO) tapes have been characterized by anomalous small-angle X-ray scattering (ASAXS). As Zr is distributed only in the APC, the scattering from the APC can be separated using ASAXS measurements at Zr K absorption edge. The ASAXS successfully provided the distance between the APC and the average diameter of the APC. The results confirmed that ASAXS is useful for the characterization of APC.

論文

新材料・新製品開発のための先端解析技術

佐々木 宏和*; 西久保 英郎*; 西田 真輔*; 山崎 悟志*; 中崎 竜介*; 磯松 岳己*; 湊 龍一郎*; 衣川 耕平*; 今村 明博*; 大友 晋哉*; et al.

古河電工時報, (138), p.2 - 10, 2019/02

電子顕微鏡や放射光等の先端解析技術は、試料の構造や化学状態について多くの有用な情報をもたらし、材料研究に欠かせないツールとなっている。本稿では、これらの先端解析技術の中から、電子線ホログラフィや放射光を用いたX線小角散乱法(SAXS)等の手法を中心に、材料研究への応用事例を紹介する。これらの手法を活用することにより、未知であった材料の本質を明らかにすることができ、新製品開発の指針を定める上で重要な知見を得ることができる。

口頭

異常小角X線散乱法による高温超電導線材中の人工ピンの解析

佐々木 宏和*; 山崎 悟志*; 中崎 竜介*; 大場 洋次郎; 大沼 正人*; 杉山 正明*

no journal, , 

超電導線材においては、臨界電流密度の高い線材を開発するため、人工的にピニングサイトを導入し、磁束量子を制御する技術が用いられている。臨界電流密度は人工ピンのサイズや密度等によって決まることから、産業上の要請として、これらを高精度に評価する手法を確立する必要がある。人工ピンの定量的評価には小角散乱法が有効であるが、高温超電導線材として用いられるZr添加(Gd,Y)BaCuOでは、母相の(Gd,Y)BaCuOと人工ピンとして働くBaZrOの間の電子密度差が小さいことから、通常のX線小角散乱法では有効な測定が困難である。そこで、Zr K吸収端での異常X線小角散乱法(ASAXS)により、Zrの組成分配を解析することで人工ピンの評価を試みた。電子顕微鏡観察とSPring-8を利用した実験の結果、ASAXSによって人工ピンの散乱を観測することに成功した。

口頭

異常X線小角散乱法による超電動線材中の人工ピンの解析

大場 洋次郎; 佐々木 宏和*; 山崎 悟志*; 中崎 竜介*; 大沼 正人*; 杉山 正明*

no journal, , 

超電導線材では、臨界電流密度を向上させるため、磁束のピン止め効果を狙った人工ピンの導入が研究されている。ピン止め効果は、人工ピンの形態や分散状態、サイズ等と密接に関係しており、特性向上のためには、これらを精密に評価し、磁束のピン止めメカニズムを明らかにする必要がある。このようなナノ構造の定量評価には小角散乱法が有効である。しかし、高温超電導線材として用いられるZr添加(Gd, Y)BaCuOでは、Gdの強い吸収により、中性子小角散乱法(SANS)の利用が難しく、また、通常のX線小角散乱法(SAXS)では人工ピンBaZrOと母相(Gd,Y)BaCuOの間の散乱コントラストが非常に弱いと予想されることから適用が困難である。そこで、Zrの組成分配に着目し、Zr K吸収端での異常X線小角散乱法(ASAXS)を利用して人工ピンの解析を試みた。その結果、人工ピンの散乱を明瞭に観測することに成功した。講演では、ASAXSによって得られた人工ピンの形態と、試料の組成による変化について報告し、人工ピンの生成過程について議論する。

口頭

Characterization of pinning center in Zr-doped (Gd,Y)Ba$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$ superconductor tape by anomalous small-angle X-ray scattering

大場 洋次郎; 佐々木 宏和*; 山崎 悟志*; 中崎 竜介*; 大沼 正人*

no journal, , 

Zr添加(Gd,Y)Ba$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$は、試料中に形成したナノメートルサイズのBaZrO$$_{3}$$(人工ピン)による磁束のピン止め効果を狙った超電導線材である。ピン止め効果は、人工ピンのサイズや間隔等と密接に関係しているため、これらの値を精密に評価することが重要となる。X線小角散乱法は、このようなナノ構造の評価に有効な実験手法であるが、Zr添加(Gd,Y)Ba$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$線材では、母相である(Gd,Y)Ba$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$と人工ピンの間の散乱コントラストが弱いため、適用が困難である。そこで本研究では、Zrが人工ピンのみに含まれることに着目し、Zr K吸収端での異常X線小角散乱法(ASAXS)を利用して人工ピンの解析を試みた。講演では、ASAXSによって得られた人工ピンの形態について報告し、人工ピンの生成過程について議論する。

口頭

異常X線小角散乱法による超電導線材の解析

大場 洋次郎; 佐々木 宏和*; 山崎 悟志*; 中崎 竜介*; 大沼 正人*

no journal, , 

超電導線材においては、ナノメートルサイズの人工ピンによる磁束のピン止め等、ナノ構造の制御による高性能化が行われている。小角散乱法は、このようなナノ構造の定量評価に適した実験手法である。特に、異常X線小角散乱法(ASAXS)を用いると、複雑なナノ構造を持つ試料においても、特定の元素が形成するナノ構造のみの情報を抽出することができる。本講演では、ASAXSを用いた超電導線材のナノ構造の解析について報告する。

口頭

小角散乱法及びTEMによる銅中の第二相の解析

佐々木 宏和*; 磯松 岳己*; 樋口 優*; 大場 洋次郎; 大沼 正人*

no journal, , 

電子機器の小型軽量化や高性能化に伴い、電子部品に使用される銅合金には強度および導電性の向上が求められている。このような要求を満たす銅合金としてCu-Ni-Si系合金があり、Cu母相中にNi-Si系化合物が微細に析出することにより、高い強度が得られることが知られている。この強度は析出物のサイズや数密度などに依存するが、従来のTEMなどの手法ではそれらの定量的な評価が困難であった。そこで本研究では、小角散乱法を用いてCu-Ni-Si合金中の析出物の定量評価を行った。その結果、析出物のサイズなどを定量的に解析することができ、小角散乱法の有効性を示すことができた。

口頭

小角散乱法及び3次元アトムプローブ法による銅中の第二相の解析

佐々木 宏和*; 秋谷 俊太*; 大場 洋次郎; 大沼 正人*; Giddings, A. D.*

no journal, , 

電子機器の小型軽量化や高性能化に伴い、リードやコネクタに使用される銅合金には強度および導電性の両立が求められている。Cu-Ni-Si合金は、このような要求を満たす材料として注目されており、Cu母相中にNi-Si系化合物を微細に析出させることにより、Cu母相による導電性とNi-Si析出物による高い強度を兼ね備えている。この特性は、Ni-Si析出物のサイズや数密度、母相への固溶量等に依存するため、これらのパラメータを高精度に評価し、精密に制御する技術の開発に結びつけることが重要である。そこで本研究では、3次元アトムプローブ法と小角散乱法を用いてNi-Si析出物の評価を行った。その結果、熱処理温度の違いによるNi-Si析出物のサイズや形状、組成の変化に関して知見を得ることができた。

口頭

小角X線散乱法によるコルソン合金中の析出物の時効処理過程のその場観察

山崎 悟志*; 廣瀬 清慈*; 佐々木 宏和*; 大場 洋次郎; 宮澤 知孝*; 大沼 正人*

no journal, , 

電子機器の小型軽量化や高性能化に伴い、リードやコネクタに使用される銅合金には強度および導電性の両立が求められている。Cu-Ni-Si合金は、このような要求を満たす材料として注目されており、Ni-Si系化合物を熱処理によって微細に析出させることにより、高い強度を達成している。したがって、さらなる高性能な材料を開発するためには、Ni-Si系化合物の析出メカニズムを明らかにし、熱処理条件を最適化することが重要である。そこで本研究では、X線小角散乱法により、Cu-Ni-Si合金の熱処理中のその場測定を行った。その結果、Ni-Si系化合物の生成と粗大化を観察することに成功し、熱処理条件の最適化に関する知見を得た。

口頭

中性子ブラッグエッジイメージングによる銅中のミクロ組織の観察

大場 洋次郎; 佐々木 宏和*; 篠原 武尚; 土川 雄介; Parker, J. D.*

no journal, , 

銅は高い導電性や熱伝導性を備える産業的に重要な金属材料である。銅の物性は、多数の結晶粒によって構成されたミクロ組織と密接に関連しているため、ミクロ組織の精密な観察が重要である。しかしながら、従来の観察法では、主に試料表面、もしくは非常に薄い試料のミクロ組織観察に限定されていた。そこで本研究では、銅の内部のミクロ組織観察を目的として、中性子イメージング測定を行った。その結果、中性子透過率スペクトルにおいて銅のブラッグエッジを観察することに成功した。また、加熱による結晶粒の粗大化と、集合組織の変化をその場測定することができた。

口頭

X線・中性子小角散乱法及び3次元アトムプローブ法によるCu-Ni-Si合金中の析出相の解析,2

佐々木 宏和*; 秋谷 俊太*; 大場 洋次郎; 大沼 正人*; 大久保 忠勝*; 埋橋 淳*

no journal, , 

電子機器の小型軽量化や高性能化に伴い、リードやコネクタに使用される銅合金には強度および導電性の両立が求められている。Cu-Ni-Si合金は、このような要求を満たす材料として注目されており、Cu母相中にNi-Si系化合物を微細に析出させることにより、Cu母相による導電性とNi-Si析出物による高い強度を兼ね備えている。この特性は、Ni-Si析出物のサイズや数密度、母相への固溶量等に依存するため、これらのパラメータを高精度に評価し、精密に制御する技術の開発に結びつけることが重要である。そこで本研究では、X線小角散乱法(SAXS)と中性子小角散乱法(SANS)、3次元アトムプローブ法を用いてNi-Si析出物の評価を行った。SAXSとSANSの散乱強度を絶対強度で測定することにより、Ni-Si析出物が均一な組成ではなく、コア-シェル状であることを明らかにした。また、3次元アトムプローブ法の結果と合わせて解析することにより、Cu母相とNi-Si析出物の界面に、Cu-Ni-Siが相互に拡散した領域が存在することが分かった。

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