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。本年度は、現実の材料組織からミクロンサイズの試験片を切り出し、昨年度開発したマイクロ材料試験手法を用いて、その強度特性を計測するとともに、マクロな機械的性質との関連を調べ、微視組織からマクロな機械的特性評価を行う手法の基盤確立を目指した。試料にはラメラ組織を有するTiAl合金単結晶(PST結晶)を用いた。この合金のラメラコロニーから昨年度確立した手法により微小試験片を収束イオンビーム加工により切り出し、界面に切欠きを導入した。作製したマイクロ試験片に対して破壊試験を行い、破壊靭性値を求めた。また、パーライト組織鋼から、同様な試験片を切り出し、同様の試験を行った。その結果、マイクロ材料片の破壊靭性値は、マクロスケールの結果と大きく異なることがわかった。特に、TiAlにおいてはマイクロスケールの破壊強度がバルクの試験片より小さかったが、パーライト組織鋼においては、マイクロスケールの強度が増加した。以上の結果は、ラメラ構成相ならびにその変形能の違いに起因するものであり、本手法をマルチスケール的な強度設計へ応用する際にきわめて重要な結果である。
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