逆位相境界をテンプレートとする転位配列制御Ti_3Al単結晶の作製と機能性評価

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14702051
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小泉 雄一郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10322174)
• Keywords: マイクロマシン / 単結晶 / 金属間化合物 / 転位 / 制振材料 / 規則・不規則変態 / 逆位相領域境界 / 逆位相領域

Research Abstract

マイクロマシン用制振性構造材料等への応用を目指して、逆位相境界をテンプレートとして転位組織を制御したTi_3Al単結晶を作製する研究を行った.本年度は、転位組織形成に及ぼす逆位相領域(APD:逆位相境界で取り囲まれた領域)のサイズと塑性変形量との関係を明らかにするとともに、転位と逆位相境界との相互作用について考察し、高制振性発現の可能性を検討した。具体的な成果は以下のとおり。
光学式浮遊帯域溶融法(申請備品)により作製したTi_3Al単結晶に、サイズ250nmのAPDを導入し、{11^^-00}<112^^-0>柱面すべり系が活動する加重軸で、1〜50%の塑性ひずみを圧縮あるいは引張試験により与えた。5%以下の塑性ひずみを与えた結晶内部には、一部分が逆位相領域境界(APDB)に沿って屈曲した転位が親察され、その屈曲部の割合は塑性ひずみ量とともに上昇した。このことより、APDBが転位配列のテンプレートとしての機能を果たすことが認められた。また、各転位は超格子部分転位として存在していたことから、Ni_3Al中での発現が報告されいるようなAPDB上での超格子転位対の崩壊は生じておらず、超格子部分転位はAPDBに隣接して存在していることが示唆された。このことは、APDBに沿って存在する転位がAPDBに完全には拘束されておらず、比較的小さな交番応力の付加により往復運動できることを意味しており、完全に可逆的な微小塑性ひずみの発現の可能性を支持している。50%の塑性ひずみを与えたところ、APD内部にも転位の堆積が観察され転位密度は大幅に上昇した。その際、転位同士の反応による転位ネットワークやセル壁の形成など、転位の不動化を暗示する組織は観察されなかったころから、1〜50%もの広い塑性ひずみ範囲で、可動転位密度の上昇のみを伴う転位の導入が可能であり、強度とのバランスを保ちつつ、交番変形能や制振性を向上させられることが示された。

Research Products

• [Publications] Y.Koizumi: "Effects of Antiphase Domain Boundaries on Plastic Behavior of Ti_3Al Single Crystals"Proceedings of Materials Research Society Symposium. (in press). (2003)
• [Publications] Y.Koizumi: "Effect of Al Concentration on Growth of Antiphase Domains in Ti_3Al"Proceedings of Materials Research Society Symposium. 705. 217-222 (2002)
• [Publications] 小泉雄一郎: "逆位相領域(APD)を有するTi_3Al単結晶中の転位組織形成に及ぼす塑性変形量の影書"日本金属学会春期大会講演概要集. (印刷中). (2003)
• [Publications] 馬越佑吉: "「電子顕微鏡の実践と応用写真集」中「Ti_3Al単結晶の疲労変形微細組織」"日本鉄鋼境界・日本金属学会. 160 (2002)