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Fe-15Cr-15Ni(γーSS)単結晶とFe-30Cr(αーSS)単結晶を拡散接合させることにより二相オーステナイト・フェライト・ステンレス鋼(γ/αーSS)双結晶を作製しγ/α異相界面の形態と相間の方位関係などについて調査した。
拡散接合後、異相界面はγ→α相変態によりγ相側へ長距離(0.8mm程度)移動しており、ボイドや析出物のない直線性のよいものとなっていた。しかし、界面近傍のγ相内にはしばしば拡散誘起焼鈍双晶が観察された。全体として双結晶の完全性は満足できるものであり、これは拡散接合法により作製されたγ/αーSS双結晶が複相材料における機械的性質の異相界面構造依存性の研究に極めて有用であることを意味する。
拡散接合前のγ/α相間の方位関係がKurdjumov-Sachs(KーS)関係から大きくずれている時は相変態によりできるα相がもとのα相(α_0相)の結晶方位を継承するが、初めの方位関係がKーS関係に近い場合そのずれをさらに小さくするような新しいα相(α_w相)結晶粒が核生成、成長するという結果が得られた。この"粒成長"、"核生成"のいずれが起こるかという判断基準は、γ/α_0相間異相界面エネルギー、γ/α_n相間異相界面エネルギーそしてα_0/α_<>w温相間粒界エネルギーのエネルギーバランスを考えることにより理解され、実験結果を合理的に説明することができた。
γ/αーSS多結晶を室温で引張変形し、γーSS多結晶およびαーSS多結晶の結果と比較を行なった。αーSS多結晶は、γーSS多結晶に比べ、強度が高いものの延性に欠くこと、γ/αーSS多結晶は両者の中間的な変形挙動を示すことがわかった。
これら得られた成果をもとに、γ/αーSS双結晶の高温変形時における、γ/α界面のすべり挙動とその構造依存性を明らかにするための実験が現在進行している。
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