接合界面組織発達過程における局所組織状態の役割

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450295
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 柴柳 敏哉 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (10187411)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 将克 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (00263327)
• Keywords: EBSP法 / 結晶粒界 / 三重点 / 粒成長 / 粒界移動 / モンテカルロシミュレーション / Al-Mg合金 / 結晶粒方位分布

Research Abstract

本年度は、温度勾配と組成勾配がともに均一な状態での粒界移動を基調とした組織変化過程の計算機シミュレーションシステムの開発ならびにAl-Mg合金再結晶材のEBSPを行なった。
粒成長シミュレーションについては、Pottsモデルを用いたモンテカルロシミュレーション技法を採用し、各結晶粒の方位と粒界構造の情報を実際材料のEBSPデータを基にシミュレーション用に再構築するようにした。Al-4mass%Mg合金圧延再結晶材をEBSP解析対象として採用し、冷間圧延材に773K-1ksの焼鈍を施した板材の組織状態をEBSPデータとした。本材料は板厚中心部において弱い立方体方位成分をもつ結晶粒方位分布を示し、表面近傍の剪断変形影響部とは異なる組織状態にあることが明らかになった。粒界性格は立方体方位粒のクラスター内においてΣ1粒界の偏在が認められた。これらの結果は再結晶材組織は、結晶方位ならびに結晶粒界構造のいずれにおいても不均一な組織状態であることを示している。
この不均一性が結晶粒粗大化過程に影響を及ぼすものと考え、さらに焼鈍を続けたとした場合の組織変化を予測する実験と計算を行った。粒界移動観察実験では、焼鈍材の組織を科学腐食で現出しておき、追加焼鈍後の粒界位置を反射電子像でとらえることで粒界位置の相対的な変化すなわち粒界移動を観測することに成功した。粒界移動はそれぞれの粒界が関与する三重点の活動度により大きく異なることが明らかになり、非常に活動的な三重点から不活性な三重点まで様々であることが粒成長過程を複雑多様にすることが実験的に示唆された。
計算機シミュレーションによる粒成長過程の再現において、実際組織を初期組織として採用した場合、観測結果と全く同じ結果は得られなかったが、粒界移動速度と粒界性格の関係をいくつか設定して計算した結果、速度比の粒界性格依存性が強い場合においては、各三重点における粒界移動挙動が三重点を構成する粒界性格によりその差異が顕在化するという結果を得た。

Research Products

• [Publications] T.SHIBAYANAGI: "Electron Back-Scatter Pattern Analyses of Recrystallized Al-4Mass%Mg Alloy Sheet"Transactions of JWRI. Vol.30 No.1. 63-70 (2001)
• [Publications] 森 正和: "ナノ結晶Ni-Cr合金RFスパッタ膜の微細組織と硬度"高温学会誌. Vol.27 No.6. 306-313 (2001)