2015 Fiscal Year Annual Research Report
高速超塑性ナノセラミックスにおける粒界損傷・破断機構
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25420700
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平賀 啓二郎 北見工業大学, 工学部, 教授 (80354190)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 孝治 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, 主幹研究員 (20354186)
金 炳男 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, 主席研究員 (50254149)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超塑性 / 高ひずみ速度 / ジルコニア / 分散相 / 粒界損傷 / 微視き裂 / 引張破断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、Y2O3安定型ZrO2（3Y-TZP）に第２・３相を複合化した材料とSiO2を微量ドープした材料について、破断過程への影響を検討した。後者は、既往知見とは異なり、SiO2分散により破断延性が減少する場合が前年度研究で認められたためで、Siの粒界偏析を分離して検討することを目的とした。
（１）複合材料：体積比がほぼ等しいMgO・Al2O3系スピネル、MgO、3Y-TZPの３相複合材料を対象とした。1400～1500℃での変形挙動と変形定数は、30vol% MgAl2O3分散3Y-TZPに近く、破断は粒界損傷の発生－成長－き裂生成で起こり、き裂化の条件は無添加材や粒子分散材と同じく、塑性体中でのキャビティ合体モデルで説明できることが分かった。また、本研究の相構成と組織では、1400～1500℃で高速超塑性（≧1E-2/s）は得られないが、1E-3/sでは超塑性の促進効果が認められた。
（２）Siの粒界偏析とSiO2分散：Siの粒界偏析は1450～1500℃において、通常（1E-4/s）～中ひずみ速度（1E-3/s）下での超塑性伸びを増大させるが、高ひずみ速度（≧1E-2/s）では、無添加材と比較した変形応力は低下せず、破断伸びをむしろ減少させることが分かった。このようなひずみ速度依存性は、SiO2相分散を生じる多量添加材（前年度検討）と共通することから、Siの粒界偏析に起因すると考えられた。
（３）高速超塑性破断：本研究では、微量ドープ材、粒子分散材、複合化材のそれぞれで、ひずみ速度が1E-4～1E-3/sと≧1E-2/sとでは効果が異なることが認められた。最終破断を招く微視き裂形成が、相構成・組織・ひずみ速度によらず、粒界キャビティの合体によること、またキャビティ成長は塑性機構によることから、上記のような効果の相異はキャビティの発生挙動の相異に起因すると結論された。
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