金属、セラミックス及び複合材料の界面構造と強度

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 61420038
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 吉永 日出男 九州大学, 総合理工学研究科 (40005856)
• 研究分担者: 栗下 裕明 九州大学, 総合理工学研究科, 助手 (50112298) ; 桑野 範之 九州大学, 総合理工学研究科, 助教授 (50038022) ; 友清 芳二 九州大学, 工学部, 助教授 (40037891) ; 後藤 正治 九州大学, 総合理工学研究科, 助教授 (50005948) ; 沖 憲典 九州大学, 総合理工学研究科, 教授 (70037860)
• キーワード: 粒界構造 / 転位と異相界面の相互作用 / 粒界強度 / 高温 / 分散強化材 / 炭化珪素 / シリコン / アルミニウム合金

研究概要

各種材料の界面構造と強度との関係を調べ、以下の成果を得た。1.BとCを助剤として常圧焼結したαSiC多結晶とAcheson法で作製したαSiC単結晶の(0001)へき開面を、温度2270K、圧力40MPa、保持時間30分で加圧接合し、その接合界面を高分解能電子顕微鏡で観察して次の結果を得た。(1)界面には、多結晶の粒界と同様、厚さ数mmの非晶質状の層が存在する。(2)接合時に界面移動が起こり凹凸が生じるが、単結晶と多結晶の間に形成される粒界(界面)と多結晶内の粒界で構成される粒界三重点において、互いの粒界のなす角は約2πl3である。この事実は、粒界エネルギーが方位にほとんど依存しないことを意味し、前年度で見出した双結晶の粒界強度に方位依存性がほとんどないことと符合する。粒界エネルギーの等方性は粒界層の等方性によると考えられる。
2.同様の方法で高純度Si単結晶同士を(111)面で接合して得た双結晶について、界面上に存在した気孔の二面角より粒界エネルギーを測定した。粒界エネルギーは前年度に測定した粒界強度と同様の方位依存性を示すことが知られた。この方位依存性は粒界に非晶質状の構造緩和層(拡張粒界)がほとんど存在しないことと対応している。
3.粒子分布の均一性が高く、温度や時間によって分布がほとんど変わらないことから、理論との対応を調べるのに理想的と考えられる共晶AlーBe合金について高温クリープ挙動の測定と、転位と粒子の相互作用の観察を行い、明瞭なしきい応力が存在すること、転位と粒子の相互作用は引力型で、粒子表面上に転位のひずみコントラストがほとんど現れないことを見出した。この事実は転位の応力場が高温では完全に拡散緩和されることを意味し、実際しきい応力はボイド強化応力とよく一致することを見出した。析出型の実用AlーMn合金についても同様の結果が得られた。

研究成果

• [文献書誌] 後藤正治: 九州大学総合理工学研究科報告. 10. 1-9 (1988)
• [文献書誌] 中島英治: 日本金属学会誌. 52. 646-653 (1988)
• [文献書誌] 吉永日出男: Proc.Inter.Conf.,Iron and Steel Inst.,Tokyo. 49-58 (198)
• [文献書誌] 後藤正治: 日本金属学会誌. 52. 762-770 (1988)
• [文献書誌] 葉英華: 日本金属学会誌. 52. 1246-1254 (1988)
• [文献書誌] 葉英華: 日本金属学会誌. 52. 1255-1262 (1988)
• [文献書誌] 幾原雄一: Proc.2nd Inter.Conf.on Interfaces in Polymer,Ceramic,and Metal Matrix Composites,Cleveland.673-684 (1988)
• [文献書誌] 奥山哲也: Proc.IV th Asia-Pacific Conf. and Workshop on Electron Microscopy,Bangkok. 127-128 (1988)
• [文献書誌] 友清芳二: Proc.IVth Asia-Pacific Conf. and Workshop on Electron Microscopy,Bangkok. 223-224 (1988)
• [文献書誌] 陶山容子: Proc.IVth Asia-Pacific Conf.and Workshop on Electron Microscopy,Bangkok. 205-206 (1988)
• [文献書誌] 栗下裕明: "炭化珪素セラミックスIー9章、炭化珪素における粒界と強度特性" 内田老鶴圃, 135-154 (1988)