研究課題
本年度は、(1)き裂先端部の亜結晶粒形成過程と、(2)ディンプル近傍部の破壊機構について解明した。第一の研究成果では、有限要素法解析を用いて、き裂先端部の温度は、変形量とともに増加し、約150度まで上昇することを予測した。き裂先端部に生じるひずみ速度は、極めて変形初期で約100倍高速化するものの、その後は変形量に関係なく一定の値を示すことを明らかにした。ひずみ速度の増加により、き裂先端から放出される転位(密度)は増大するが、温度上昇にともない、公差すべり、非底面すべり等が活動できるため、双晶を形成する必要なく粒界に蓄積するひずみを緩和できる。しかし、数値解析で得られた上昇温度は、マグネシウムの再結晶温度(一般的には200度以上)より低いため、亜結晶粒化したと推測される。また一方で、シャルピー衝撃試験を想定した高速押込み条件下にて三点曲げ靭性試験を行った。透過型電子顕微鏡を用いたき裂先端部の変形組織観察から、亜結晶粒組織と双晶の形成を確認した。き裂先端部の温度上昇は押込み速度に依存しないのに対し、局所ひずみ速度は押込み速度に影響を受けることを数値解析予測するとともに、衝撃試験下では粒界近傍に蓄積するひずみを転位運動のみでは緩和できないことを明らかにした。第二の研究成果では、変形組織観察から、延性ディンプル近傍では、第二相粒子(Mg2X・X=Ca/Zn/Yb)相に関係なく、ナノオーダーからなる双晶の形成を確認した。粒子割れや粒子界面割れ等によって微少破壊を引き起こす応力は、粒子の剛性率に影響を受けるが、最小でも1GPa以上が必要と見積もられる。一方、双晶形成に必要な応力は、ホールペッチの関係から数百MPa程度と試算される。靭性試験後の破面観察から、ディンプル破壊の起点は概ね第二相粒子であったことから、ナノ双晶は延性ディンプル破壊に誘起され形成することを明らかにした。
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Magnesium Technology 2011, TMS
ページ: 25-28
Advanced Engineering Materials
巻: 12 ページ: 883-890
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Metallurgical and Materials Transaction A
巻: (印刷中)
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