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近年、強ひずみ加工法による結晶粒微細化が提案され、その結晶粒微細化の機構や材料物性についての研究がなされている。しかし、均一結晶粒微細化に必要な加工ひずみが6程度以上であり、より低い不可ひずみでの結晶粒超微細化が求められていた。本研究は、粗大な第2相粒子の分散により、より低いひずみで均一な超微細粒組織を得ることを目的とした。
分散強化型Ni-Fe合金(以降Ni-O材)の矩形状試験片に、圧縮試験機を用いて圧縮方向をパス毎に90度ずつ回転させながら、Δε=0.4の多軸多段階鍛造を行った。ひずみ速度は1.0×10^<-3>s^<-1>、試験温度は773K、873Kとした。比較材として分散粒子のないNi-Fe合金(以降Ni材)も同様の実験を行った。
Ni-O材、Ni材ともに低ひずみ領域での急速な加工硬化後、773Kではε=1.2付近、873Kではε=0.8付近でピークを示し、その後緩やかに加工軟化を示した。873Kにおいては、低ひずみ領域ではNi-O材の変形応力がやや高いが、ひずみが大きくなるとその違いはほとんどなくなった。また、773KにおいてはNi-O材とNi材の間にほとんど違いは見られなかった。
結晶方位分散分析装置による組織観察の結果から、ε=0.4では特に第2相粒子の周辺で組織の微細化が進んでいることがわかった。一方、ε=2.4では第2相粒子を中心にし、組織全体の微細化が進んでいた。873Kでは平均粒径が約0.9μmの均一超微細粒組織が得られた。微細化が第2相粒子の周りで優先的に起こるのは、粒子が粗大なため、変形の拘束によるDeformation Zoneが形成されたため、と考えられた。Ni材は同じ条件で微細化が遅れていた。
以上の実験結果から、第2相粒子は結晶粒の均一微細化を促進し、ひずみの増大とともに微細粒は組織全体に広がっていく事が明らかとなった。
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