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平成24年度では、bcc構造を有するFe-Ni-Co-Ti系弾性異常合金について、 High-pressure torsion(HPT)加工で超高強度化が得られた要因を解析するため、3次元アトムプローブ（3DAP）によるナノスケールでの粒内、粒界における構成元素の組成分析およびナノ結晶粒の詳細なTEM観察ならびにHPT加工時のせん断応力測定を実施した。
3DAPの解析結果から、各構成元素は、粒内、粒界を問わず、ほぼ均一に分布しており、粒界偏析や、粒内クラスターなどの存在は認められなかった。一方、詳細なTEM観察を実施した結果、5-50nmの環状のコントラストを観察することができた。この環状コントラストの成因については、結晶粒同士の結晶方位あるいは格子面方位の一致によるものと理解でき、その部位を原子分解能で見ると、環状コントラストが見える部位にて格子縞が強く現れている様子が観察された。この格子縞の詳細な形成過程については、今後の検討課題ではあるが、転位運動の抑制に重要な役割を演じていることが予想された。
トルク測定の結果からせん断応力～せん断ひずみ線図を求め、HPT加工中の実せん断応力を実測した。せん断応力は、10程度のせん断ひずみにて、約3.1GPaに達し、Fe-Ni系合金の弾性定数から見積もった理想強度とほぼ一致していた。HPT加工初期の0.25回転後のTEM観察結果から、既にナノ結晶化が進行していることとも考えあわせると、HPT加工初期からの理想せん断変形による特異な塑性変形が、本Fe基合金の組織微細化の担い手であると推察される。
本科研費研究で得られた結果をもとに、fcc系Fe基合金などに展開を図り、高強度金属材料の開発に繋げたいと考えている。
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