<E. 材料科学>
P1-042E

Aichi SR XAFS experiment

80TeO2-(20-x)Na2O-xZnO 系ガラスにおける
Nd3+イオン添加のガラス構造への影響
Influence of Nd3+ doping on 80TeO2-(20-x)Na2O-xZnO
ternary glass system structure
Jonathan de Clermont-Gallerande1; Taniguchi Daiki1; Tomokatsu Hayakawa1,2
1
Field of Advanced Ceramics, Department of Life Science and Applied
Chemistry, Nagoya Institute of Technology, Gokiso, Showa, Nagoya 466-8555,
Japan
2
Frontier Research Institute of Materials Science (FRIMS), Nagoya Instituteof Technology, Gokiso, Showa, Nagoya 466-8555, Japan
Tellurium oxide-based glasses have a lot of interests due to their specificphysical and chemical properties such as high refractive index, wide band
infrared transmittance and large third order non-linear optical susceptibility [1].
This work will focus on 80TeO2-xZnO-(20-x)Na2O (TZN) ternary glassy system
doped with Nd3+ ion and without doping. Addition of ZnO and Na2O is known to
improve the stability of tellurite glasses while preserving high optical properties[2]. In this poster presentation, Structural properties were investigated with
Raman and XAFS at the Zinc threshold experiment. In this study, a detailed
research on the Boson peak, which is an excess of vibrational density of statesfound in Raman spectroscopy at around 1THz (33.3 cm-1).
The Boson peak is associated with different models: (i) The dispersion of
acoustic phonons in a disordered medium by polarizability; (ii) The fluctuationof the intrinsic densities; (iii) The vibrations of small, structured clusters inside
the glass; (iv) The vibrations of localized clusters inside the glass showing
elastic fluctuations.
Some authors [3] have connected the Boson peak to the medium distanceorder inside the glass, with a study on the correlation length, here named as
the blob size, performed from its evolution and the evolution of the mechanicalproperties.
This poster presentation will correlate the evolution of the Blob size and theresults from XAFS experiment to show the influence of Nd3+ ions on the TZN
network.
References[1] A. H. El-Mallawany, Tellurite Glasses Handbook: Physical Properties andData, Second Edition. CRC Press, (2011)[2] J. C. Sabadel, et al, J. Solid. State Chem.132 (1997) 411[3] Elliott SR. Europhys Lett EPL. 1992 Jun 1;19(3):201–6

<E. 材料科学>
P1-043E

BL-7C, Rits-SR BL-4

リチウムイオン電池正極反応分布の充放電条件依存性
Temperature and Rate Dependence of Reaction
Distribution of Lithium-ion Battery Cathode片山真祥 1、西川琢斗 2、折笠有基 2、稲田康宏 1,2
１ 立命館大学 SR センター、２ 立命館大学生命科学部
リチウムイオン二次電池（LIB）をはじめとする二次電池の充放電反応は種々の要因によって空間的に不均一に進行する。我々はリン酸鉄リチウム（LFP）のような電子伝導性の低い活物質を用いた合剤電極においては、電子
伝導パスの不均一性に起因する反応分布が生じることをイメージング XAFS
法により明らかにした[1]。一方で、LIB 正極での放電反応は電子と Li イオンの供給のバランスが重要であるため、電極厚み方向の反応分布はイオン供給の影響を大きく受けることも明らかにしている[2]。本研究では、電子伝導パス
由来の不均一な反応分布を持つ LFP 正極において、電極反応が受けるイオ
ン供給の影響を詳細に理解するために、温度・放電レート・電解液濃度を変化させて解析を行った。
実験は PF BL-7C および立命館大学 SR センターBL-4 において実施した。
Al ラミネート型のリン酸鉄リチウム LIB を作製し、所定の温度（室温、40℃、60℃）・放電レート（0.2 C、2 C）での放電過程について、二次元検出器を用いたイメージング XAFS による解析を行った。位置ごとの XAFS スペクトルを解析し、正極面内の活物質の化学状態マップを得た。充放電条件の異なるそれぞれの結果に対して、化学状態のばらつきを不均一性の尺度とし、条件が反応分布に与える影響を評価した。
解析の結果、放電レートを大きくすることで反応の不均一性が増大することと、高レート条件では充放電時の温度が高くなるほど反応の不均一性が増す
ことが明らかになった。本研究で得られた知見は、ますます用途が広がる二次電池にとって、電極反応分布を実際の使用環境・条件下で評価することの重要性を示している。発表では電解液濃度の効果についても報告する。

参考文献[1] M. Katayama, et al., J. Power Sources, 2014, 269, 994.
[2] Y. Orikasa, et al., Sci. Rep., 2016, 6, 26382.
謝辞 本研究は JSPS 科研費 18K05305 の助成を受けたものです。

<E. 材料科学>
P1-044E

In-situ study of heterogeneous deformation in an Fe-Ni-C alloy bysimultaneous neutron diffraction, DIC and thermography techniquesab

W. Gong a, b, S. Harjo b, W.Q. Mao c, T. Yamashita d, N. Tsuji a, c

ESISM, Kyoto University, J-PARC, JAEA, c Dept. Mater. Sci. & Eng., Kyoto University, d Osaka University

Heterogeneous deformations such as Lüders-band and Portevin-le-Châtelier (PLC) bands are often
observed in various metallic materials under certain conditions. However, the relationship between sucha strain localization and deformation mechanisms, such as dislocation slip, deformation-induced
martensitic transformation, and twinning, are still not fully understood. Digital image correlation (DIC)and infrared thermography, that can characterize local strain and temperature distributions, reflectively,
have been well developed for investigating heterogeneous deformation behavior in recent decades. On
the other hand, in-situ neutron diffraction has the advantage for probing the subtle changes in the crystal
structure by averaging over a large number of crystallites in bulky materials during deformation.
Therefore, the evolution of phase fraction, lattice strain, texture, dislocation density, etc. can be provided
by neutron diffraction for revealing the deformation mechanisms in real-time. Here, we in-situ
investigated heterogeneous deformation behavior and corresponding deformation modes in a finegrained Fe-Ni-C alloy consisting of single metastable austenite phase by using simultaneous neutron
diffraction, DIC and thermography techniques.
An Fe-24Ni-0.3C (wt.%) alloy with a mean grains size of 1 µm, fabricated by cold rolling andsubsequent annealing [1], was used in this study. In-situ neutron diffraction experiment during tensile
deformation was performed on the engineering neutron diffractometer “TAKUMI” at J-PARC. The
geometrical arrangement of the experiment is shown in Figure 1a, where the 1mm thick plate specimen
with 50 mm in gauge length and 6 mm in gauge width was deformed at a strain rate of 2.86 × 10-5 s-1. A
CCD camera was set to acquire digital images of the front surface of the specimen for the DIC analysis,
meanwhile a thermography camera was set on the opposite side to acquire thermal distribution imagesof the back surface of the specimen during the tensile test. The slit size for the incident neutron beam
was 5mm in width and 6mm in height. Diffraction profiles were analyzed via Rietveld refinement toobtain volume fractions of austenite and martensite. The convolutional multiple whole profile (CMWP)
method was employed for profile analysis to determine dislocation densities in austenite.
Microstructures of the specimen before and after the tension experiment were analyzed by EBSD.
Figure 1b shows the changes of true stress andvolume fraction of martensite with true strain during
tensile deformation. Three types of characteristic
serrations corresponding to different strain stages
can be observed from the stress-strain curve. In stage
1, the serrations having relatively low stressamplitude and high frequency occurred after
yielding. In stage 2, serrations appeared periodicallyin a relatively large strain interval with smooth flowin the strain region from 0.064 to 0.227. After that,
serrations having large stress amplitudes and highfrequency dominated stage 3. The deformationinduced martensitic transformation occurred at stage
3 and showed a stepwise change in volume fractionof martensite. DIC and thermography results showedthat different types of serrations resulted from thevarious nucleation and propagation characteristics of
PLC bands. For example, as shown in strain rate andtemperature maps of the gauge area of the sample(see insets in Fig. 1b), the bands propagatedcontinuously in stage 2. More details of the serration
behavior and corresponding neutron diffraction, DIC
and thermography results will be discussed in the Fig. 1. (a) Schematic diagram of the experimental
presentation.
arrangements. (b) Stress-strain curve and volume
References: [1] W.Q. Mao, S. Gao, W. Gong, M.H. Park, fraction of deformation-induced martensite.
Y. Bai, A. Shibata, N. Tsuji: In Proceedings of the Insets: Strain rate and temperature maps.
ICOMAT: Chicago Springer, Cham. 95-98 (2018).

<E. 材料科学>
P3-045E

使用ステーション／BL3C, BL-20B

β-Ga2O3 のすべり面と結晶欠陥
Slip planes and crystallographic defectsin β-Ga2O3 crystal
山口博隆（産業技術総合研究所）
単斜晶系酸化ガリウム（β-Ga2O3）は広いバンドギャップと高い絶縁破壊電界などの物性的特性から、パワーエレクトロニクス材料としての応用が期待されている。同様にパワーエレクトロニクス応用の期待されている SiC、GaN、ダイヤモンドなどと違う特長は、融液からの結晶成長が可能であるため、良質で大口径の基板の供給が期待されることである。すでに Edge-defined film-fed
growth (EFG)法によって成長された単結晶インゴットから切り出された 4 インチ
径ウェーハが市販されている。
結晶構造は単斜晶系に属し、これまで研究されてきた半導体にない複雑さと対称性の低さがあり、転位などの結晶欠陥については未知な部分が多い。そこで、結晶構造のもつ酸素副格子の最密面を手がかりにすべり面モデルを提案した[1]。実験的には、X 線トポグラフ実験によって転位等の欠陥解析とモデルの検証を進めた。試料は EFG 法によって成長された単結晶インゴットから切り出された基板である。
" 01)面に部分転位ループによる積層欠陥の検出 [2]、これまで得られた、 (2(010)面の深い加工歪みの X 線トポグラフによる検証[3]、(001)面の転位ループの発生[4]などの結果とともに、すべり面についての現状について整理する。
本研究は、株式会社ノベルクリスタルテクノロジーとの共同研究によって行われた。
[1] H. Yamaguchi et al., Superlattice Microstruct., 99, 99 (2016);
Corrigendum 130, 232 (2019).
[2] H. Yamaguchi and A. Kuramata, J. Appl. Cryst. 51, 1372 (2018).
[3] H. Yamaguchi et al., Jpn. J. Appl. Phys. 59, 125503 (2020).
[4] H. Yamaguchi et al., in preparation.

<E. 材料科学>
P3-046E

MLF-BL12

中性子非弾性散乱による Mg-LPSO 構造材料の格子振動
Phonon dynamics of Mg LPSO structural material byinelastic neutron scattering
細川伸也 1、山崎倫昭 1,2、河村能人 1,2、伊藤晋一 31
熊本大院先端、2 熊本大 Mg センター、3KEK-中性子[1] Y. Kawamura et al., Mater. Trans. 42,1172 (2001).
[2] S. Hosokawa et al., J. Alloys Compd.
695, 426 (2017).
[3] S. Hosokawa et al., Acta Mater. 146,
273 (2018).

Intensity (Arb. units)

KUMADAI マグネシウムと呼ばれる Mg 長周期積層秩序（LPSO）合金[1]の持つ優れた弾性的性質が注目されている。少量の Zn および Y や Gd などの希土類金属の添加により、柔らかく燃えやすい Mg は、硬く難燃性の軽金属に変化し、航空機、
地下鉄の構造材料等、多くの応用が期待される。そのマクロな弾性的な性質については、さまざまな研究がなされているが、ミクロな弾性的性質については、実験的にはあまりなされていない。これまでわれわれは、多結晶[2]および単結晶[3]の MgZn-Y 合金について、X 線非弾性散乱（IXS）を用いて格子振動の研究を行ってきた。
その結果、純粋 Mg とほぼ同じ励起エネルギーで分散する縦波および横波音波モー
ドを、さらに 5、10 および 17 meV 付近に不純物に起因する局所モードを見出した。
特に、第一原理計算を併用して、不純物濃化層や Mg 層との関連を推定した。
本研究では、これらの実験事実をさらに深めるために、同じ Mg 合金について散乱
断面積の異なる中性子非弾性散乱（INS）実験を行った。実験は J-PARC の
MLF/BL12 に設置された HRC モノクロメータを用いて行った。入射中性子エネルギ
ーは 100 meV を採用し、エネルギー分解能はおよそ 2 meV FWHM である。図は、Mg85Zn6Y9 合金の INS 強度の波数遷移 Q
10変化を示す。図の破線および矢印はそれぞ
Mg85Zn6Y9
れ、IXS 実験で得られた局在モードの励起
8エネルギー位置および縦波フォノンの分散関係を示すが、それらに対応する非弾性散-1
Q (nm ) =乱信号が INS でもそれらに対応する遷移エ
18.0
6
ネルギー位置に存在する。発表では、実験
16.0
結果を詳しく報告する。
14.0

4

12.0
10.0

2
8.0
0

0

10

20

E (meV)30

40

<E. 材料科学>
P3-047E

PF-BL7A,PF-BL9A,PF-BL16A

オペランド XAFS による
半球空洞型コバルト酸素生成触媒の開発と機能解明
Development of the Hemispherical-cavity-type Cobalt
Electrocatalysts for Oxygen Evolution and its
Functional Elucidation by Operando XAFS
荒木優作 1， 吉田真明 2
1 山口大学，2 山口大学大学院創成科学研究科[背景]近年のエネルギー問題の解決策として、二酸化炭素を排出しない再生可能エネルギーを用いた水の電気分解が実現できれば、持続可能な水素社会が構築できるものと期待されている。そのため高効率な酸素生成触媒の開発が幅広く進められている。その一例として、炭酸コバルト(Co-Ci)触媒が高い
酸素生成活性を示すことが報告された [1]。一方で我々は、ポリスチレン粒子膜を鋳型としてナノ/マイクロ構造を持つ水酸化鉄触媒を開発し、触媒活性の向上に成功している [2]。そこで本研究では、ポリスチレン粒子膜を鋳型にして半球空洞型 Co-Ci 触媒の開発を行い、キャラクタリゼーションやオペランド
XAFS 観測で機能の解明を行った。
[実験方法]ポリスチレン粒子膜に覆われた ITO 基板上に Co-Ci 触媒を電析し、THF でポリスチレン粒子を取り除くことで、半球空洞型 Co-Ci 触媒を作製した。
得られたサンプルについて、 活性試験やキャラクタリゼーション を行い、
KEK/PF の BL9A において硬 X 線を用いた Co-K 端 XAFS を測定した。
[結果と考察]触媒活性を調べるため、薄膜状と半球空洞型の触媒の酸素発生電流を観測した。すると、薄膜状の Co-Ci 触媒に比べ、半球空洞型触媒は高い酸素発生電流を示し、触媒の形状を変化させることで反応面積を向上できたことが示された。続いて、触媒の電子状態や局所構造を調べるため、半球空洞型 Co-Ci 触媒の Co-K 端 XAFS 測定を行った。非活性状態から活性電位にすると、XAFS スペクトルの吸収端が高エネルギー側にシフトし、触媒内の Co が酸化されることが示された。EXAFS 解析を行うと、触媒内の Co はCoOOH 構造をとっていることが分かった。以上のことから、半球空洞型 Co-Ci
触媒は CoOOH 構造を取っており、活性電位で生成された高酸化数 Co が活性サイトとして機能することで、優れた水分解触媒として働くことが明らかになった。
[1] K. S. Joya et al., Adv. Energy Mater., 2014, 4, 1400252[2] K. Wang et al., Anal. sci., 2020, 36, 27-34

<E. 材料科学>
P3-048E

PF BL-12C

リン酸鉄リチウム担持ニッケルの合成と化学状態解析
Synthesis and Chemical State Analysis of
Nickel Supported on Lithium Iron Phosphate
大井達也 1、大崎友裕 1、山岸弘奈 2、山本悠策 1、片山真祥 2、稲田康宏 1、2
1 立命館大学大学院生命科学研究科、2 立命館大学 SR センター
[緒言] リチウムイオン二次電池の正極活物質である LiFePO4（LFP）は、電子伝導性が低いため、炭素などの導電助剤の添加方法によって電池性能が大きく変化する。当グループでは、LFP に直接カーボンナノチューブ（CNT）を修飾することで、電池特性の向上に取り組んできた。CNT 修飾には金属 Ni 触媒のメタン分解反応が有効であり、そのためには LFP に Ni 化学種を担持する必要がある。含浸法による試料調製では、含浸溶液にクエン酸を添加することで、Ni 粒子のサイズが小さくなることが報告されている。本研究では、クエン酸添加の有無が LFP 担持 Ni の化学状態に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。
[実験] LFP 担持 Ni は Ni(NO3)2 を前駆体とした含浸法により調製した。粒子サイズの微細化を目的として、Ni と当量のクエン酸を添加した。乾燥後の試料は、大気下において 300 °C
で焼成した。合成した試料の XAFS 測定は、PF の BL-12C において透過法で行った。
[結果と考察] クエン酸の有無に関わらず、焼成過程において LFP は FePO4（FP）へと酸化された。Ni K 吸収端の XAFS スペクトルを Fig.
1 に示す。クエン酸無添加の試料のスペクトルは NiO 標準試料と一致した。クエン酸を添加した試料では、吸収端のエネルギー位置は一致するものの、スペクトル形状は NiO とは異なった。また、動径構造関数では第二近接以降のピーク強度が著しく低下した。XRD パターンには Ni3Fe4(PO4)6 に由来すると考えられるブロ
ードな回折線が観測されており、微小な複合リ Fig. 1 焼成後の LFP 担持
ン酸塩が FP 上に担持された状態であることが Ni の XAFS スペクトル。そ示唆された。クエン酸による粒子の微細化によ れぞれ、(A)は XANES スって FP と Ni 化学種の界面が増加したことで、 ペクトル、(B)は EXAFS 振FP への Ni イオンの取り込みを促進したと考え 動 関 数 、 (C) は 動 径 構 造られる。
関数を示している。

<E. 材料科学>
P3-049E

PF/BL10A

X 線異常散乱法を用いた Al 基近似結晶の精密構造解析
Structural Analysis of Al-based approximant crystals
by Anomalous X-ray Scattering
牧野友紀１，川又透２，杉山和正２
１ 東北大学工学研究科，２ 東北大学金属材料研究所【緒言】二十面体および十角形準結晶相の組成近傍には，準結晶と類似の原子配列を持つ近似結晶相が存在する．中でも六方晶-Al-Cu-Cr は，二十面体相と十角形相の分解過程で出現するため，準結晶の構造を理解する上で重要な鍵であると考えられている．本研究では，-Al-Cu-Cr の Cu の分布に着目した．Cu は糊付け原子として二十面体相を構成する五角形配列をつなぐ役割を担っていると考えられ, その分布を調べることが構造解明の糸口となると予測される．
【実験方法】単結晶 X 線構造解析装置 Rigaku XtaLAB Synergy を使用し, Al-Cu-Cr について Al65Cu20Cr15 と Al72Cu16Cr12 の 2 種類の組成の構造解析を行った．また，Cu 元素の分布を確定するために，物質構造科学研究所にて
異常散乱法の解析を実施した．通常の構造解析では，試料の電子密度を得ることによって構造の評価を行うが，異常散乱法では，吸収端近傍で生ずる
異常分散項のコントラストをイメージ化することによって，特定の元素の分布を解明している．
【結果】一例として，-Al65Cu20Cr15 の解析結果を示す．通常の単結晶構造解
析の結果，Cu 含有量が大きな Al65Cu20Cr15 には Al72Cu16Cr12 において観察されなかったサイトが出現していた（図 1a）．このサイトに着目して，Cu 吸収端
AXS 解析を行った結果，図 1b に示すコントラストが観測され，当該サイトにCu が分布していることが判明した．またほかの Cu が分布するサイトを決定することができた．

図１ -Al65Cu20Cr15 の解析結果．(a)通常の構造解析によって得られた電子密度分布，(b)Cu-AXS によって求められた Cu の分布

<E. 材料科学>
P4-050E

MLF-BL19

鋳鉄が低サイクル疲労中に強化されるメカニズム
The strengthening mechanism of ductile cast iron
during low–cycle fatigue
ハルヨ ステファヌス 1、川崎卓郎 1、窪田哲 2
1 JAEA-J-PARC センター、2 新東北メタル株式会社
球状黒鉛鋳鉄は、「フェライト」、「パーライト」及び「球状黒鉛」の 3 つの構成
相（組織）を持つ鉄系の材料であり、高い外力に耐えることができ複雑な形状を作りやすいことから建設機械の油圧機器のケーシングや自動車の様々な部
品、使用済み核燃料のキャスクなどに広く使われている。球状黒鉛鋳鉄を繰り返し引張圧縮変形させると強度が増加することが知られているが、なぜ強度が増すのか、そのメカニズムは未解明であった。そこで、そのメカニズムを解明するために、材料の構成相それぞれの負担する力及び組織の変化をその場中性子回折実験により観測した。
その場実験で得られた中性子回折データを解析した結果、次のことが分かった。繰り返し引張圧縮変形中に、「フェライト」の組織中に転位という結晶欠陥の蓄積が起こることで、「フェライト」の強度が増大した。「パーライト」の組織中に含まれている「セメンタイト」は、割合が 2.2％しかないため、鋳鉄全体の強度への寄与は限られていた。そして、「球状黒鉛」は驚くことに応力を負担せず、鋳鉄全体の強度へはほとんど寄与していない。

<E. 材料科学>
P4-051E

PF BL-9C

炭素に担持した Ni 化学種の XAFS 法による解析
XAFS Analysis for Nickel Species
Supported on Carbon
中門康亮、北澤啓和、山本悠策、稲田康宏
立命館大学大学院生命科学研究科

2

2|FT| / a.u.

Absorbance|FT| / a.u.

Absorbance［緒言］ 金属粒子の粒子サイズは、触媒や電子材料等の高性能化の重要なパラメーターの 1 つである。本研究では、ポリアミドアミンデンドリマー（PAMAM）を用いて、炭素上に微小な Ni 粒子を担持し、その化学状態を明らかにすることを目的とした。
@ r.t.
@370 ºC
1.5 (a)［実験］ 水溶液中で Ni2+と PAMAM を@600 ºC
1.0
錯形成させ、NaBH4 添加し、炭素粉末
0.5
Ni(OH)を加えて試料を合成した。XAFS 測定
0.0
は PF の BL-9C で行った。水素雰囲気
0.5
Ni foil
下で 600 °C まで加熱して化学状態変
0.0
8320
8340
8380
8360
化を解析した。
E / eV
1.5(b)［結果と考察］ Fig. 1 に示す XAFS ス@ r.t.
@370 ºC
1.0@600 ºC
ペクトルから、合成後の試料には0.5
Ni(OH)2 が担持されていることが分かっ
0.0
1.0 Ni foil×1/4
Ni(OH)た。これは NaBH4 によって水溶液が塩0.5
基性となり、Ni2+が Ni(OH)2 として析出
0.0
0
1
2
3
4
5
6
したためと考えられる。昇温過程の
R/Å
1.8
1.5
(c)
370 °C において、金属 Ni に類似した
1.6
1.0
XANES スペクトルが観測され、動径構1.41.2
造関数には 2.0 Å 付近に金属 Ni の Ni0.5
1.0
Ni 相互作用が現れた。さらに昇温した
0.0
0.8
100 200 300 400 500 600
0ところ、Ni-Ni 相互作用のピーク強度がT / ºC増加した。これらの結果から、370 °C ま
でに微小な金属 Ni 粒子が生成し、高温 Fig. 1 昇 温 還 元 過 程 の環境で粒子同士が凝集したと考えられ XANES (a)、動径構造関数(b)、および 8347 eV の吸光る。XAFS 解析により PAMAM を活用
度と 2.0 Å のピーク強度の温して炭素に微小な金属 Ni 粒子を担持度変化(c)。
するための指針が得られた。

<E. 材料科学>
P4-052E

MLF-BL21

中性子回折を用いた V10Ti35Cr55 合金水素化物の
水素吸蔵放出サイクルによる構造変化の解析
Analysis of Structural Changes of V10Ti35Cr55 Alloy
Hydride Dependent on Hydrogen Absorption andDesorption Cycles by Neutron Diffraction
佐次田頌 1、池田一貴 1, 2, 3、大友季哉 1, 2, 3, 4、本田孝志 1, 2, 3、大下英敏 2, 3
Kim Hyunjeong5、榊浩司 5、中村優美子 5、町田晃彦 6
1 総研大、2 KEK 物構研、3 J-PARC センター、4 茨城大、5 産総研、6 量研
バナジウムは水素吸蔵後の 2 水素化物と水素放出後の 1 水素化物間で水素吸蔵放出が可能であるため水素貯蔵材料として期待されている。金属 V は高価であるので V 濃度が低い V-Ti-Cr 系などの BCC 合金の水素吸蔵放出特性が調べられている[1, 2]。低 V 濃度合金ではサイクル増加により水素貯蔵量が減少して格子定数が変化するため[3]、構造と耐久性の相関が議論されている。私たちはこれまでに、V10Ti35Cr55 合金の水素化物について、金属-水素 2 体相関と水素振動モードのサイクル変化が劣化に影響している可能性を報告した。本研究では 50 サイクルまでの結晶構造変化を解明するため、
V10Ti35Cr55 合金重水素化物について MLF-BL21 にて中性子回折測定を行った。それらの測定データの Rietveld 解析より、金属格子および水素サイト占有率のサイクルに依存した変化を調べ、さらに水素サイト占有率と PCT 曲線から得られる水素貯蔵量とを比較した。その結果、水素吸蔵後の水素化物はFCC 構造の単相で、格子定数や 1 金属当たりの水素量（D/M）の変化はほぼ見られなかった。一方で水素放出後の水素化物は BCC 類似 BCT 相と 3−16
wt.%の FCC 類似 BCT 相であることが確認された。この BCC 類似相の単位胞
体積や合計の D/M は低サイクルで急激に増加し、その後緩やかに増加しており、特に格子定数 c の伸長および水素サイト 2b の占有率の増加の影響が顕著であった。一方、FCC 類似相の格子定数変化は小さく、D/M はほぼ 2 のままであった。BCC 類似相の D/M 増加は水素放出後水素化物における残留
水素量の増加を示しており、PCT 曲線から得られた水素貯蔵量の減少と定性的に一致しているため、劣化機構との相関が示唆された。
本研究の一部は KEK 中性子共同利用実験 S1 型課題（2019S06）、文科省
JSPS 科研費（JP18H05518（新学術ハイドロジェノミクス））の助成を受けたものである。
[1] T. Kazumi et al., Mater. Trans., 43, 2748, (2002).
[2] H. Kim et al., J. Phys. Chem. C, 117, 26543, (2013).
[3] K. Kamazawa et al., Adv. Energy Mater., 3, 39, (2013).