金属間化合物の中間温度および高温疲労挙動

• Project/Area Number: 10750516
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Structural/Functional materials
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 加藤 博之 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80224533)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 1999: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1998: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 金属間化合物 / 単結晶 / すべり変形 / バウシンガー効果 / 転位 / 加工硬化

Research Abstract

B2型規則構造を持つ体心立方晶β-CuZn(銅-亜鉛)合金単結晶について、室温から300℃までの範囲の所定の温度で引張り圧縮繰返し変形による疲労試験を行った。高温型ひずみゲージを用いて1/10^<-3>ミリメートル程度の塑性ひずみ振幅を一定に制御した疲労試験を行った。疲労変形の繰返しに伴い変形応力は増加し、その加工硬化率は、引張り変形において降伏応力の逆温度依存性が現れる室温から200℃までの温度域では、引張り変形の応力ひずみ曲線のステージIの加工硬化率のおよそ2倍程度であることを見いだした。200℃以上の温度では、動的回復が大きく加工硬化率は極めて小さいことを確認した。
さらに、本研究で得られた引張り変形と疲労変形による加工硬化挙動について、その機構を転位論から解析した。B2型金属間化合物における強度の逆温度依存性については、異なる機構がいくつか提唱されているが、そのうちの1つに、交差すべりによる硬化の機構がある。本研究の結果は、交差すべりによる刃状転位上のジョグの形成を考えれば、そのジョグが不動となり加工硬化をもたらすとするメカニズムから矛盾無く説明できることを示した。また、変形温度の逆温度依存性は、温度が高くなるほど超格子転位の部分転位の拡張幅が大きくなるために交差すべりしにくくなることに律速されているとすれば理解できる。この結果は、その他のB2型規則合金の疲労における加工硬化の機構として一般性を持つものであるので、所定の研究目的は達成されたものと見なすことができる。