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本研究では、Ti3SiC2(TSC)系MAX相を対象に、キンク構造と機械的特性の相関を解明し、高機能MAX相の実現に向けた支配因子の解明と制御指針の構築を目指した。
まず反応焼結法で、数十μm程度の結晶粒組織を有する緻密なTSC緻密体を創製した。得られたバルク焼結体から3x3x5mmの角柱状試験片を作製し、SPS装置を用いてAr雰囲気中、1200℃の圧縮試験に供した。圧縮試験後、キンク構造が形成された結晶粒に対し、ナノインデンテーション法を用いてキンク境界近傍での力学特性評価を実施することで、単粒子スケールで MAX相におけるキンク強化機構の解明を行った。
具体的には、キンク境界(KB)近傍におけるナノインデンテーション試験後のSPM像から、塑性変形に基因すると考えられるトレース線が圧痕からTSCの底面に沿って形成されているが、トレース線はKBからの距離Lなどに依存し、KBを貫通してもう一方の粒内にも伝播しているものと、KBを貫通することなく、伝播がKBにおいて抑制されている場合があることが分かる。KBからの距離Lとナノ硬さHnの関係から、角度差が35‐40度と比較的小さいKBでは、Lの増加にともないほぼ直線的にHnが低下しているのに対し、角度差が70度のKBでは、大きなLでも比較的高いHv値を示すことが確認できた。この結果から、KB近傍においてナノ硬さが上昇することが確認できた。このことは、MAX相においてもKBは強化機構として機能し、KBの角度が大きくなる程、より効果的に強化に寄与していると考えられる。
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