強ひずみ加工と高圧時効処理による転位フリー超微細結晶材の創製

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26420748
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 宮本 博之 同志社大学, 理工学部, 教授 (10298698)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 超微細結晶材料 / 結晶粒界 / 粒界エネルギー / 強ひずみ加工 / 腐食 / 粒界腐食

Outline of Annual Research Achievements

巨大ひずみ付与法であるSPD (Severe Plastic Deformation)法により得られる結晶粒超微細化が着目されている．一般的に，高強度化によるじん性の低下は避けられないが，SPD法による高強度化は，じん性を向上できる．しかし，SPD法で形成された結晶粒界は外部からの粒界転位を過剰に含み非平衡化している．これは粒界エネルギーを高くし，超微細組織の熱的安定性や耐食性を低下させている．したがって，結晶粒の成長を抑えつつ，回復を促進させて微細組織の粒界を平衡化する手法が望まれる．そこで，高圧では自由体積大きい高エネルギー粒界のエネルギーがいっそう高くなりエネルギー差が広がるため、低エネルギー粒界の割合がさらに高まることが予想される．
本研究はSPD法により作成した超微細結晶銅及び銅合金を，再結晶・粒成長過程において対応粒界など低エネルギー粒界の割合を示す粒界性格分布に及ぼす静水圧下での熱処理の影響を調査し，粒界性格制御の可能性を検討することを目的としている．
本実験では，SPD法の中のECAP加工を利用し、加工した試験片にWater isostatic pressure (WIP)装置を用いて1GPa 200℃の静水圧下での熱処理を行った．この試験片を SEM-EBSD法による結晶方位分布測定により解析を行った．その結果，ランダム粒界の割合の減少を確認できたとともに，Σ3粒界の10％割合が高まることがわかった．Σ3粒界の割合の増加の要因は，Σ3双晶粒界の割合が増加したためである．この双晶の形成は粒界の分解によるものだと考えられる．また，静水圧下での熱処理を行ったことにより，結晶の粒成長が促進されることがわかった．しかし、効果は限定的で今後、さらに熱処理条件の検討が必要である

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

高圧処理の顕著な効果はまだ確認できていない。さらに圧力、温度などの実験条件を検討してひきつづき研究を行う。

Strategy for Future Research Activity

熱処理時の圧力、温度、さらに効果の高いと考えられる成分系について実験条件を検討する。

Causes of Carryover

金型の追加修正が遅れたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

ひきつづき金型の検証をおこない、改良金型を作製する。