金属ガラスの変形・破壊のその場観察と原子レベルでのメカニクス解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15074217
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 東 健司 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (50173133)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津田 大 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (80217322) ; 高津 正秀 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (80145812) ; 三村 耕司 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (70181972) ; 東田 賢二 九州大学, 工学研究科, 助教授 (70156561) ; ペッツォッティ ジュセッペ 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (70262962)
• Keywords: 金属ガラス / 変形メカニクス / 過冷却液体 / 超塑性 / 伸び値 / アモルファス / 局部変形 / 均一変形

Research Abstract

本研究グループの目的は、室温から過冷却液体温度域に至る金属ガラスの変形と破壊プロセスのその場観察によるメカニクスの解明であり、A04班全体の最終的目標は、局所電子・原子の結合論をベースにした金属ガラスの統一的な変形・破壊メカニクスの学理構築である。5年計画の初年度である今年度は、共通試料の手配、試験機等重要設備の購入、放射光設備共同利用の申請準備など、基本環境を整えた。
1.本特定領域「金属ガラスの材料科学」全体として、最終的に体系的・統一的に取り扱えるよう共通試料の使用を提案し、Zr系金属ガラス(ZANCI-1)を選択した。試験片も板厚2mmを基本形状とし、JIS規格の相似形を用いることとした。また、均質かつ大量に製造できるよう工業レベルで製造することとし、(株)石原産業に発注することにした。
2.実験室レベルで作製したZr系金属ガラス(Zn65-Al10-Ni10-Cu15)を室温から過冷却液体温度近傍で予備的に引張試験して、その基本的な力学特性を調査した。その結果、673K(過冷却液体状態)、ひずみ速度10^<-2>s^<-1>において、550%の超塑性伸びを示す事を確認した。今後この試料を用いて、変形下でのその場観察等を行う予定である。
3.上記の変形及び破壊試験前後の組織のマルチスケール観察は、すべて室温で行うので、現有の走査型、透過型電子顕微鏡を改造するための基本設計を実施した。また、透過型電子顕微鏡内での引張試験では、極微小な試験片を用いるので、局所的な変形の違いを観察するために、ナノインデーション装置を準備した。次年度以降、種々の温度での試験を予定しているので、加熱装置をオプションとして追加できるよう設計変更した。