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金属材料の機械的性質は、材料固有(intrinsic)の強度に加えて、材料を構成する微視組織要素(粒界、析出物、第二相やそれらと母相との界面強度など)の特性に支配されている。したがって、材料を構成しているこのような微視組織要素の機械的性質を知ることが、材料の強化設計を考える上できわめて重要となる。これまでもそのような微小領域の機械的性質に関しては、ナノ硬さ計による間接的な計測はなされているが、実際に材料の構成組織から微小な試験片を作製して機械的性質の定量的評価は現在まで行われていない。本研究では、金属材料を構成する微視組織の機械的性質(強度、破壊靭性、疲労特性)を評価するため、構成組織の中からミクロンサイズの超微小サイズの試験片を切り出して、その機械的性質を評価する試験法の開発を行った。試料には、ラメラ組織に調整したTiAl基合金を用いた。この試料を厚さ0.1mm程度の薄片状に加工後、厚さ10μmの箔になるように機械研磨と化学研磨を行い、長さ10μm、幅10μm、厚さ10μmの微小片持ち梁試験片を収束イオンビーム加工機により切り出した。さらに、ラメラ間の破壊靭性が測定できるように、同じく収束イオンビーム加工機を用いて、ラメラ間に切欠を導入した。作製した微小TiAl片持ち梁試験片に対して、マイクロ材料試験機を用いて破壊靭性試験を行った。その結果、このサイズの試験片に対して、破壊靭性試験を行うことに成功した。得られた破壊靭性値は、通常サイズ試験片で得られている破壊靭性値に比較してきわめて小さかった。これはこのサイズの試験片では、外生的(extrinsic)な遮蔽効果が作用しないためであり、このことは、微小試験片を用いることで、本材料のintrinsicな破壊靭性値が求められることを示しており、マイクロサイズ試験が今後の材料開発にきわめて有用であることを示している。
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