1994 Fiscal Year Annual Research Report
引張試験困難な脆性構造材料に対する伸び変形組織観察法の開発
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05650677
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| Research Institution | KYUSHU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
堀田 善治 九州大学, 工学部, 助教授 (20173643)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田 文懐 九州大学, 工学部, 助手 (50223631)
佐野 毅 九州大学, 工学部, 助手 (70037810)
根本 実 九州大学, 工学部, 教授 (90005265)
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| Keywords | 金属間化合物 / 脆性材料 / 分析電子顕微鏡 / 相互拡散係数 / 格子占有率 / 引張り試験 / せん断試験 / ALCHEMI法 |
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| Research Abstract |
金属間化合物やセラミックスのような固くて脆い材料の伸び変形特性を内部組織の変化と対応して系統的に調べるために、通常の曲げ試験の原理が利用できるせん断双ひずみ(double-shear)試験法の改善を試みた。また、分析電子顕微鏡を用いて、Ni_3Alの高温変形特性評価に重要な相互拡散係数の測定をするとともに、Ni_3Al、NiAl、TiAl中の添加元素の占有挙動を調べ、延性改善の可能性を探った。得られた成果を以下に要約する。
1.前年度の直径3mm長さ11mmの丸棒試験片に加えて、断面形状3×4mm^2、長さ11mmの角状試験片が利用できるせん断双ひずみ試験治具の試作を行った。純AlおよびAl-5%Mg合金で作製した同寸法のせん断双ひずみ試験片を用いて試作治具の有効性を検討した結果、通常の引張り試験と同じ結果が得られることが確認された。
2.Ni_3Alの高温変形特性評価に重要な相互拡散係数、D^^〜、をNi/Ni_3Al拡散対から求めた結果、D^^〜にはアレニウムの関係が成り立ち、D^^〜_0=1.18x10^<-4>m^2/s,Q^^〜=276kJ/molが得られた。ただし、Ni/NiAl拡散対からNi_3AlのD^^〜を求めた場合、Janssenが報告したような1桁程高いD^^〜が得られた。
3.Ni_3Alの延性改善に有効とされるMnやFeの置換型添加元素の占有挙動をALCHEMI法で求めた。いずれの元素もNi、Alの両サイトをほぼ等しく占有することが確認された。なお本研究では、従来考慮されていなかったDelocalizationの効果を著者らが独自に考案した不規則相を用いて補正した。
4.NiAlにFeとTiを同時添加した場合の占有挙動を、それぞれ単独添加の場合と比較した。Tiの強いAlサイト占有傾向のため、FeはNiサイトを強制的に占有することになった。なお、3元および4元系の合金における占有率決定は著者らの提案による式を用いた。
5.TiAlにMnを添加した場合、その収束電子線回析パターンを定量的に解析することにより、電荷分布が均一になり、共有結合性が弱められることが分かった。また、c/aが小さくなり多くのすべり系が活動しやすくなって延性改善に寄与することが示唆された。
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[Publications] M.Watanabe: "Electron microscopy shudy of NiNi_3Al diffusion couple viterfoce-I.microstructurol observation and microchemical alysis" Acta Metall.Mater.42. 3381-3387 (1994)
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[Publications] M.Watanabe: "Electron microscopy shudy of NiNi_3Al diffusion couple viterfoce-II.diffusivity measuremeuts" Acta Metall.Mater.42. 3389-3396 (1994)
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[Publications] J.Wang: "The age-bardening charachenshes of an Al-6061/Al_2O_3 metal molrix composite" Metall.Mater.Trans.A. (in press). (1995)
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[Publications] M.Furukawa: "An inueskigation of strain bardening and creep in an Al-6061/Al_2O_3 mefal matrix composite" Metall.Mater.Trans.A. (in press). (1995)
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[Publications] R.Holmestad: "Effect of Mn oloping on charge density in r-TiAl by quantitaive CBED" Phil.Mag.(in press). (1995)
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[Publications] Z.Horita: "General formulation for ALCHEMI" Ultramicroscopy. (in press). (1995)
