逆位相領域境界(APDB)を有するTi_3Al単結晶の変形機構解明と力学特性の改善

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750622
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小泉 雄一郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10322174)
• Keywords: チタン / アルミニウム / 金属間化合物 / 転位 / 軽量耐熱材料 / 規則・不規則変態 / 逆位相領域境界 / 逆位相領域

Research Abstract

軽量耐熱材料として期待されるTi_3Alの力学特性改善策として、逆位相領域境界(APDB)の導入による転位運動の制御に着目し、一連の研究を行った。
平成12年度の研究では、化学量論組成のTi_3Al単結晶中に、サイズの異なる(10mm〜500mmの逆位相領域(APD)を導入し、その力学特性に及ぼす影響を調べた。その結果、Ti_3AIの変形応力並びに転位の運動形態はAPDサイズに強く依存し、しかもその依存性が、活動するすべり系によって全く異なることを見いだした。このことより、APDのサイズ、形態、そしてその安定性を制御することが、結晶塑性異方性を軽減し、Ti_3Al多結晶体の力学特性改善の鍵となることを明らかにした。
平成13年度は、この発見に基づき、APDBのサイズ、形態、安定性の制御の指針を得ることを目的として、APDの成長挙動に及ぼす組成の影響を調べた。特にAPDの成長速度はAI濃度に強く依存し、Ti-23at.%AlとTi-25at.%Alとでは、Al濃度がわずか2at.%異なるだけであるにも関わらず、Ti-23at. %Al中のAPDの成長速度はTi-25at.%Al中の30%も小さな値をとった。また、高Al濃度のTi-33at.%AlにおけるAPDの成長速度は、Ti-25at.%Al中よりも6倍も大きくなることが見い出された。さらに、Ti-33at.%Al中においてのみ(0001)面に沿ったファセット上のAPDBも観察された。
これらの結果より、AI濃度の選択と適正な熱処理によりAPDBを制御し力学特性を制御できることが明らかとなった。また同時に、このような強いAl濃度依存性は、拡散データからでは全く予想されないことであることから、APDの安定性および形態を制御する上で、APBエネルギーの評価が重要であることも示された。

Research Products

• [Publications] Y.Koizumi: "Effect of Al Concentration on Growth of Antiphase Domains in Ti_3Al"Proceedings of Materials Research Society Symposium 2001 Fall Boston. (in press). (2002)
• [Publications] Y.Koizumi: "Coalescence Behavior of Antiphase Domain in Ti_3Al"Proceedings of International Conference on Diffusion in Materials (DIMAT2000), Defect and Diffusion Forum. 194-199. 577-582 (2001)
• [Publications] 勝村 英明: "Ti_3Al中における逆位相領域(APD)の成長とそのAl濃度依存性"日本金属学会春期大会講演概要集. 130(印刷中). (2002)
• [Publications] 小泉雄一郎: "Ti_3Alにおける逆位相領域成長の支配因子の分子動力学を用いた評価"日本金属学会秋期大会講演概要集. 129. 297-297 (2001)
• [Publications] 小泉雄一郎: "Ti_3Al中の逆位相領域(APD)成長に及ぼすAl濃度の影響"日本金属学会秋期大会講演概要集. 127. 283-283 (2000)
• [Publications] Y.Koizumi: "Effect of Antiphase Domain Boundaries on Plastic Behavior of Ti_3Al Single Crystals"Philosophical Magazine A. (発表予定).