2003 Fiscal Year Annual Research Report
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15360361
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
丸山 公一 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (90108465)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 真由美 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助手 (20292245)
小池 淳一 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教授 (10261588)
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| Keywords | 金属間化合物 / チタンアルミナイド / ナノ層状組織 / 界面構造設計 / 材料強化 / ホール・ペッチの関係 / ミスフィット転位 / シミュレーション |
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| Research Abstract |
TiAI合金は,次世代の軽量高温材料として注目されている。この材料はα_2Ti_3Al相とγTiAl相からなる層状組織をとる。この材料は層間隔を微細化すると強化される。しかし,層間隔がある程度以上減少すると強度が上限に達し,それ以上強化されなくなる。本年度は,強度の飽和現象の原因を検討し,次の成果を得た。
1.層状組織の平均層間隔λと降伏応力σ_yの間には,λ>170nmの範囲で,次のHall Petchの関係が成立する。
σ_y=σ_0λ+k/√<λ> (σ_0,k:定数)
この領域のα_2/γ界面には,ミスフィット転位網がある。これが転位運動の障害となり,強い界面である。
2.λの減少にともない,γ層厚さが限界値(50nm)以下になると,α_2/γ界面のミスフィット転位が消失し,α_2/γ界面は弱い界面となる。その結果,σ_yと1/√<λ>の関係はHall-Petch関係からずれ,λの減少にもかかわらずσ_yの増加が停滞する。
3.更にλが減少し,すべてのα_2/γ界面がミスフィット転位のない弱い界面になった後は,λの減少とともに,再びσ_yが増加する。しかしその後は,界面本来の強度限界に達し,σ_yの上昇が止まる。
4.α_2/γ界面強度の変化と,層厚さの分布を考慮すれば,転位の界面堆積モデルによって,降伏応力と層間隔の関係を,よく説明することができる。
5.λが減少してもα_2/γ界面にミスフィット転位を導入できれば,TiAl合金の強度を向上させることができる。
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[Publications] K.Maruyama: "Change in Lamellar Boundary Structure and Saturation of Yield Stress in Nano Lamellar TiAl Alloy"Electron Microscopy : Its Role in Materials Science. 125-132 (2003)
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[Publications] H.Y.Kim: "Stability of lamellar microstructure of hard oriented PST crystal of TiAl alloy"Acta Materialia. 51・8. 2191-2204 (2003)
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[Publications] H.Y.Kim: "Thermal Stability of Lamellar Structure of PST Crystals and Lamellar Boundary Design for Creep Resistant TiAl Alloy"Metals and Material International. 9・3. 255-263 (2003)
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[Publications] K.Maruyama: "Effects of α_2 Spacing on Creep Deformation Behavior of Hard Oriented PST Crystals of a Lamellar TiAl Alloy"Materials Science Forum. 426-432. 1751-1756 (2003)
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[Publications] Hee Y.Kim: "Microstructural Stability during Creep Deformation of Hard-oriented Polysynthetically Twined Crystal of TiAl Alloy"Metallurgical and Materials Transactions. 34A・10. 2191-2198 (2003)
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[Publications] K.Maruyama: "Effects of Lamellar Boundary Structural Change on Lamellar Size Hardening of TiAl Alloy"Acta Materialia. 53(印刷中). (2004)
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[Publications] 丸山公一(分担): "設備管理技術事典"産業技術サービスセンター. 8 (2003)
