京大ら，世界最強Mg合金の形成機構を解明

京都大学と熊本大学は，大阪大学と名古屋大学と共同で，高エネルギー加速器研究機構（KEK）の放射光科学研究施設（PF）と高輝度光科学研究センター（JASRI）の大型放射光施設（Spring-8）を用いて，世界最強のKUMADAIマグネシウム合金の強化相である長周期積層秩序構造（LPSO構造）の形成機構を世界に先駆けて解明した（ニュースリリース）。

日本で開発されたKUMADAIマグネシウム合金は，Mg-Zn-Y系の合金であり，世界最強の機械的特性を持つことから，次世代の超軽量高強度材料として航空機，自動車，高速鉄道車両，生体材料などへの応用が期待されている。

この新合金は長周期積層秩序構造という新奇で複雑な原子配列構造を持つことによって優れた機械的特性が発現するが，その複雑構造がどのように形成されるのかは不明あり，世界中のでその形成機構の解明が取り組まれていた。

今回，共同研究グループは，特殊な方法で強い非平衡状態の試料を作り，放射光の強力なX線による原子レベル～ナノスケールレベルでの相変態過程を同時実時間観察した結果，最初にLPSO構造内部のYとZnのクラスターが形成し，そのクラスターが自発的に規則配列することを明らかにした。

この成功のカギは，①KEKのPFとJASRIのSpring-8の放射光の高輝度X線を利用いることで，原子配列の変化とナノ構造の変化を同時・連続的にその場で検出することに成功できたことと，②LPSO単相になる合金の溶湯を超急冷することによって，アモルファス状態に凍結された強非平衡状態の試料の作製に成功できたことの両方が揃ったことにある。

今回の成果により今後，LPSO構造を形成する軽量金属材料を開発するための指針として，クラスターの安定性の観点からの指導原理の一般化の検証，応用への展開が期待されるという。

また，新たな自己秩序化機構が見出されたという観点からは，まったく異なる他の材料に対し，この成果で観察される相転移の特徴を参考に，新たなナノ構造の自己組織形成手法の開発への示唆が得られると期待されるとしている。