2007 Fiscal Year Annual Research Report

マイクロ材料試験による階層的微視組織の機械的性質評価法の開発

Research Project

Project/Area Number	18360334
Research Institution	Kumamoto University
Principal Investigator	高島和希 Kumamoto University, 大学院・自然科学研究科, 教授 (60163193)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大津雅亮熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 講師 (20304032)
Keywords	マイクロ材料試験 / 材料組織 / 機械的性質 / 破壊靱性 / PST結晶 / 界面
Research Abstract	金属材料の機械的性質は、材料固有(intrinsic)の強度に加えて、材料を構成する微視組織要素(粒界、析出物、第二相やそれらと母相との界面強度など)の特性に支配されている。したがって、材料を構成しているこのような微視組織要素の機械的性質を知ることが、材料の強化設計を考える上できわめて重要となる。本年度は、現実の材料組織からミクロンサイズの試験片を切り出し、昨年度開発したマイクロ材料試験手法を用いて、その強度特性を計測するとともに、マクロな機械的性質との関連を調べ、微視組織からマクロな機械的特性評価を行う手法の基盤確立を目指した。試料にはラメラ組織を有するTiAl合金単結晶(PST結晶)を用いた。この合金のラメラコロニーから昨年度確立した手法により微小試験片を収束イオンビーム加工により切り出し、界面に切欠きを導入した。作製したマイクロ試験片に対して破壊試験を行い、破壊靭性値を求めた。また、パーライト組織鋼から、同様な試験片を切り出し、同様の試験を行った。その結果、マイクロ材料片の破壊靭性値は、マクロスケールの結果と大きく異なることがわかった。特に、TiAlにおいてはマイクロスケールの破壊強度がバルクの試験片より小さかったが、パーライト組織鋼においては、マイクロスケールの強度が増加した。以上の結果は、ラメラ構成相ならびにその変形能の違いに起因するものであり、本手法をマルチスケール的な強度設計へ応用する際にきわめて重要な結果である。