2015 Fiscal Year Annual Research Report
透過型電子顕微鏡その場ピコインデンター観察による変形双晶発生機構の解明
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25420765
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
染川 英俊 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 元素戦略材料センター, 主幹研究員 (50391222)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 材料工学 / マグネシウム / 双晶 / 結晶粒界 / ナノインデンテーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インデンテーション初期に観察されるpop-in挙動（pop-in応力やpop-in幅）は、転位の形成と密接な関係がある。また、マグネシウムは、底面と非底面（例えば、柱面）のパイエルス応力が大きく異なるため、塑性変形初期に{10-12}に代表される変形双晶が形成することは良く知られている。本年度は、TEMやEBSDなどによる変形組織観察と、分子動力学法を用いた計算から、主に、インデンテーション変形応答と変形メカニズムに及ぼす結晶配向の影響について調査した。
球形圧子を用いて、マグネシウム単結晶の柱面にインデントした場合、主として、底面転位の形成とそのすべり運動が、pop-in挙動を担うことが分かった。一方で、単結晶：底面にインデントした場合、柱面と比較して、大きなpop-in応力とpop-in幅を示した。これは、底面転位だけでなく、自己エネルギー障壁の高い<c>成分を有する転位、すなわち、錐面転位の形成と、これらの転位すべり運動に起因することが分かった。一方で、圧子挿入と結晶方位に関係なく、{10-12}変形双晶の形成は確認されず、マグネシウムのpop-in挙動は、FCCやBCC金属材料と同様、転位の形成と関係があることを明確にした。
前年度、pop-in後の押込過程において、鋭角圧子（Berkovich圧子やCube圧子）を用いた場合、圧子挿入と結晶方位に関係なく、{10-12}変形双晶の形成を確認している。しかし、球形圧子では、変形双晶の形成は結晶配向に影響を受け、底面にインデントした場合、変形双晶の形成は極めて少ないことが分かった。一方、多結晶マグネシウム合金を用いた、単軸引張その場TEM観察では、試料全域に応力が付与されるため、添加元素の種類に依存せず、粒内や結晶粒界に変形双晶が形成することを確認した。以上のことから、マグネシウムの変形双晶形成には、応力集中と、粒界や空孔などの双晶形成サイトの存在が必要と考えられる。
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