合金の組織形成とその安定性に対する組織分岐理論の応用

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452245
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 宮崎 亨 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (70024213)
• 研究分担者: 守屋 健 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (40029525) ; 小山 敏幸 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (80225599) ; 小坂井 孝生 名古屋工業大学, 共同研究センター, 助教授 (80110253) ; 土井 稔 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (60135308)
• キーワード: 粒子間弾性相互作用 / 界面エネルギ- / 分岐理論 / オストワルド成長 / 粒子サイズ分布 / 弾性拘束 / 組織安定性

研究概要

合金,セラミックスおよび混晶半導体等の固体内の組織形成において、弾性拘束による種々の特異な現象が最近見い出されている。特に我々はその典型的事例として、析出粒子間の弾性相互作用を考慮した組織分岐理論(Bifurcation Theory)に基づき、時効組織の粗大化の遅滞、停止あるいは逆に微細化という従来の常識を打ち破る現象をNiーAl,CuーCo合金等で見い出した。これは過時効軟化しない合金の存在を意味するものであり、本研究は材料学上重要なこの現象を、Ni基,Fe基等多くの合金で調査し、組織分岐現象の出現条件を実験と理論から解明し、この新現象に学問的体型を与えることを目的とするものである。本研究の結果は以下のようである。これまで析出物の分裂現象はNi基合金のみにおいて見い出されて来たが、今回Fe基合金(FeーAlーCo)にて、この現象が初めて観察され、特にFe基の方がより細かく分裂する挙動も見い出された。これより析出粒子の分裂現象は、弾性的に拘束された系に一般的に生じ得る普遍的な現象であることが示唆された。また粒子成長過程おいて、弾性拘束の弱いFeーAlーGe合金では、粒子は時間の1/3乗則に従い成長するが、弾性拘束の強いFeーAlーV合金では、時効後期に各粒子サイズの均一化および成長速度の低下が実験的に見い出され、Fe合金においても過時効軟化しない合金開発の可能性が示唆された。さらに組織分岐理論に基づきFe基合金の粗大化挙動を解析し、粒子粗大化の遅滞の必然性を明かにした。また析出粒子の空間的な組織安定性を知るため、粒子の空間分布を表すパラメ-タを導入し種々のNi基合金の組織を分類した。また、以前の組織分岐理論では現象の特徴を強調するため、2体粒子組織を仮定したが、今回、実際の粗大化挙動を理論的により詳細に解析するため、対象とする組織形態を2体粒子組織から多体粒子組織へ拡張した。その結果、理論計算からも粒子粗大化の遅滞現象が直接導かれた。

研究成果

• [文献書誌] 宮崎 亨: "A New Description of the Microstructural Changes in the Precipitation Process" Mater.Sci.and Eng.(1992)
• [文献書誌] 宮崎 亨: "Computer Simulation of Phase Decomposition on CuーCo Binary Alloys based on the NonーLinear Diffusion Equation" Mater.Trans.JIM. 27. (1992)
• [文献書誌] 土井 稔: "ニッケル基合金における整合析出物の粗大化挙動" 豊田研究報告. 44. 27-34 (1991)
• [文献書誌] 宮崎 亨: "相変態・析出と異相界面" 金属. 61. 18-23 (1991)
• [文献書誌] 深谷 益啓: "Phase diagrams calculated for Feーrich FeーSiーCo and FeーSiーAl ordering alloy systems" J.Mater.Sci.26. 5420-5426 (1991)
• [文献書誌] 小山 敏幸: "弾性拘束下における多体粒子の粗大化挙動の理論解析" 耐熱金属材料123委員会研究報告. 32. 267-274 (1991)
• [文献書誌] 宮崎 亨: "Computer Simulation of Phase Decomposition in the Regular Solution Based upon the CahnーHilliard's NonーLinear Diffusion Equation" J.Mater.Sci.32. 915-920 (1991)
• [文献書誌] 小坂井 孝生: "Phase Stabilitis of Feーbase Ordered Structures in FeーAlーCo Alloys" Proc.of JIMISー6. 257-261 (1991)
• [文献書誌] 深谷 益啓: "A Statistical Evalution of the Free energy of Feーbase Ternary Ordering Alloys" J.Mater.Sci.25. 522-528 (1990)
• [文献書誌] 趙 丕植: "bcc FeーSiーV系における規則化と相分離のBraggーwilliamsーGorsky法による解析" 日本金属学会誌. 54. 139-145 (1990)
• [文献書誌] 小山 敏幸: "AlーZn合金の不連続析出に対する温度ー時間ー組成組織図" 日本金属学会誌. 54. 635-641 (1990)
• [文献書誌] 趙 丕植: "FeーSiーGe3元規則合金におけるA2+DO3およびB2+DO32相相分離過程" 日本金属学会誌. 54. 1056-1064 (1990)
• [文献書誌] 宮崎 亨: "弾性場における合金の相分解の実験" 京大基礎物理学研究所研究会「パタ-ン形成、運動およびその統計」. (1990)
• [文献書誌] 宮崎 亨: "An Estimation of the Free Energy of the Microstructure in Aged Alloys" Materials Science and Engineering.A136. 151-159 (1990)
• [文献書誌] 竹内 章: "非線形拡散方程式に基づく正則固溶体の相分解シミュレ-ション" 日本金属学会誌. 54. 1177-1182 (1990)
• [文献書誌] 宮崎 亨: "相変態における時間過程の解析 金属学会セミナ-「材料科学における状態図・相変態の基礎と応用」" 日本金属学会, 92 (1991)