薄膜・表面・ナノ材料
母相の中に大きさの異なる析出物の粒子が分散している合金を高温で長時間保持したときに起こる、オストワルド成長(オストワルド熟成)の説明として正しいものはどれか。
- A小さな粒子ほどまわりの溶解度が高いので溶けて消え、その原子が大きな粒子へ拡散して大きな粒子が成長する
- B大きな粒子ほどまわりの溶解度が高いので、大きな粒子が溶けて小さな粒子が成長し、大きさがそろっていく
- C粒子どうしが直接ぶつかって合体することだけで、平均の粒径が大きくなる
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正解：A. 小さな粒子ほどまわりの溶解度が高いので溶けて消え、その原子が大きな粒子へ拡散して大きな粒子が成長する
曲率半径の小さな粒子は、界面エネルギーのぶんだけ化学ポテンシャルが高く、まわりの母相での平衡溶解度が高くなります(ギブス・トムソン効果)。そのため小さな粒子のまわりでは溶質の濃度が高く、大きな粒子のまわりでは低くなるので、溶質は小さな粒子から大きな粒子へ拡散します。こうして小さな粒子は消え、大きな粒子が成長して、全体の界面の面積(界面エネルギー)が減っていきます。析出強化合金の過時効による軟化や、ナノ粒子の粗大化の主な原因です。溶解度の大小関係が逆の選択肢は誤りで、粒子の衝突・合体はオストワルド成長とは別の機構です。