構造材料の力学的性質に及ぼす粒界及び異相界面構造の効果

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452235
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 吉永 日出男 九州大学, 総合理工学研究科, 教授 (40005856)
• 研究分担者: 連川 貞弘 九州大学, 総合理工学研究科, 助手 (40227484) ; 中島 英治 九州大学, 総合理工学研究科, 助教授 (80180280)
• キーワード: 粒界 / 異相界面 / 高分解能電子顕微鏡 / モリブデン / 炭化珪素 / 炭化チタン

研究概要

単相材料の結晶粒界や複合材料の異相界面は破壊や界面すべりを起こし、材料の力学的性質を劣下させる原因となることが多い。しかし、このような特性は界面の方位関係や材料の作製方法によって著しく異なり、劣下をもたらさない場合もあり、界面の構造と密接に関連していることは明らかである。そこで本年度は、粒界胞性が問題となる高融点金属のモリブデンと高温構造用セラミックスとして有望なSiC、TiCについてそれらの粒界構造を高分解能電子顕微鏡を用いて観察した。
1.モリブデン:〈110〉対称傾角粒界の破壊強度が粒界での方位差に著しく依存することが知られているので、この依存性に対応する粒界構造の変化を調べた。粒界強度の大きなΣ1とΣ3近傍の方位関係の粒界では、いずれも理想方位(正確に対応粒界となる方位)からのずれが対応格子理論から予想される粒界転位によって補償されることが明らかとなった。粒界強度の低い傾角約30°の粒界では、これまでの研究で粒界の拡張の兆しが観察されていたが、本研究課題で設置した画像解析装置を用いて詳細に観察した結果、この方位差の近傍に存在するΣ9対応粒界から、粒界転位の導入によって角度補償された構造を有することが明らかとなった。
2.SiCとTiC:これまでの多結晶や双結晶による研究では、SiCの粒界は広く拡張することが観察され、拡張粒界の当否が問題となっている。モリブデンと同様に詳細に観察した結果、これまで非晶質状であるとされていた拡張粒界の構造は、完全な非晶質状ではなく結晶性の微細構造であることが知られた。一方、TiCの粒界はSiCのように拡張しておらず、むしろ金属に近いことが知られた。これらの粒界構造と力学的性質との対応について研究を進めている。

研究成果

• [文献書誌] 吉永 日出男: "粒界構造と強度" 溶射. 27. 45-57 (1990)
• [文献書誌] Hideo Yoshinaga: "GrainーBoundary Structure and Strength in HighーTemperature Materials" Materials Transactions,JIM. 31. 233-248 (1990)
• [文献書誌] Sadahiro Tsurukawa,Hiroaki Kurishita,Hideo Yoshinaga: "High Temperature Deformation of Titanium Carbide" JJAP Series 2,Lattice Defects in Ceramics. 47-56 (1990)
• [文献書誌] K.Sato,S.Hagege,Hiroaki Kurishita,Hideo Yoshinaga: "TEM Study of the Interface between Singleーand PolyーCrystals of SiC" Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujutu Ronbunshi. 98. 231-233 (1990)
• [文献書誌] Hiroaki Kurishita,Osamu Tokunaga,Hideo Yoshinaga: "Effect of Nitrogen on the Interganular Brittleness in Molybdenum" Materials Transactions,JIM. 31. 190-194 (1990)
• [文献書誌] Hideharu Nakashima: "Dislocation Density and Internal Stress in SolutionーHardened AlーMg Alloys at High Temperatures" Proc.of the 4th Inter.Conf.on Creep and Fracture of Engineering Materials and Structures. 41. 41-50 (1990)