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2016 年度 実施状況報告書

圧子圧入試験によるhcp単結晶の局所変形機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K06425
研究機関熊本大学

研究代表者

北原 弘基  熊本大学, パルスパワー科学研究所, 助教 (50397650)

研究分担者 安藤 新二  熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 教授 (40222781)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード双晶変形 / 転位
研究実績の概要

c/a比および主すべり系が異なる純Mg、純Znおよび純Ti単結晶に対して、球圧子圧入試験を行い、荷重-変位曲線を用いて、圧痕形状および変形機構の結晶方位依存性を調査した。
純Mgの低指数面と純Znの(0001)圧痕において、荷重変位曲線中にPop-in現象が観察された。一方で、純Znの(10-10)および(12-10)圧痕と純Tiの低指数面では、観察されなかった。このことから、Pop-inの観察は、{10-12}双晶の発生に起因していることが明らかとなった。また、全ての試料において、(0001)圧痕は他の荷重軸と比較して、弾性変形量が大きいことが明らかとなった。これは、六方晶(hcp)金属のヤング率の異方性に起因していると考えられる。c/a比が√3より大きい純Znでは、荷重変位曲線から得られる仕事量と最大深さは、(0001)圧痕で最も大きくなるが、c/a比が√3より小さい純Mgと純Tiでは、(10-10)圧痕および(12-10)圧痕が大きくなった。ブリネル硬さは、純Mgの(10-10)および(1-210)圧痕がHB ≒ 10となり、最も小さくなった。純Mgの(0001)圧痕および純Znの各荷重軸の圧痕は、HB ≒ 20となり、純Tiは各荷重軸において、HB > 50となり、最も大きくなった。ブリネル硬さの大きさは、塑性変形量に依存し、すべりと双晶が発生した荷重軸が最も小さくなり、二つのすべり系が発生した荷重軸が次に大きくなった。純Tiは塑性変形がほとんど生じていないため、ブリネル硬さが最も大きくなったと考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

純Mg,Ti,Znの低指数面におけるPopin荷重が明らかになり、変形組織との相関性も明らかになりつつある。例えば、Popinの発生は、双晶変形に起因していることが明らかになってきており、研究課題は、おおむね順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

純Mg,Ti,Znの低指数面におけるPopin荷重がそれぞれ明確になった。今度は、得られたPopin荷重と双晶発生もしくはすべり変形等の変形機構との相関を得ることで、CRSS(臨界せん断分解応力)の試算といった変形挙動の定量評価を試みる。

次年度使用額が生じた理由

昨年度(初年度)と今年度(2年目)において、高温および低温ステージの作製を予定していた。しかしながら、各年度において、研究代表者が、他経費により海外に派遣されていたため、作製ができなかった。

次年度使用額の使用計画

今年度には、当初の予定通りの執行を考えている。

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公開日: 2018-01-16  

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