超高圧力下のAl-Zn系の不連続析出とその機構

超高压下Al-Zn系不连续析出及其机理

• 批准号: 05650620
• 负责人: 南埜 宜俊
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650620/
• 关键词: 不連続析出; 高圧力; Al-Zn合金; ラメラ層; 粒界; 易動度; 駆動力; 拡散係数

研究実施計画に従い、均一化及び結晶粒度調整したAl-20at.%Zn合金より試料を作製した。その試料を0GPa,1.2GPa,2GPa(2万気圧)の高圧力下で393K〜593Kで焼鈍し、高圧力下で不連続析出現象を生じさせた。この不連続析出を光学顕微鏡、scanning electron microscopeで観察し、不連続析出の形態、成長速度G、ラメラ間隔Lを画像処理(購入備品一式)で測定した。Gに関して次式のように導出した式により解析を行った。αlnG/αP=αlnM/αP+αln(-F)/αP,αlnM/αP=αln(dD)/αP-2αlnL/αPここでPは圧力、Mとdは先進粒界の易動度と幅、Dは粒界拡散係数、Fは駆動力である。この式は駆動力下で拡散による物質移動からラメラ状の不連続析出が粒界より発生し成長することを基とし高圧力の影響を定量的に表している。実験結果から成長速度の圧力依存性はαlnG/αP=-1.3x10^<-9>(Pa^<-1>)、駆動力の圧力依存性αln(-F)/αP=9.3x10^<-11>(Pa^<-1>)、駆動力の圧力依存性2lnL/P=0が得られた。これらのデータと上式よりαln(dD)/αP=-1.4x10^<-9>(Pa^<-1>)と定量的に決定できた。粒界拡散係数の圧力依存性はαln(D)/αP=-1.1x10^<-9>(Pa^<-1>)と報告されているので粒界の幅の圧力依存性はαln(d)/αP=-2.8x10^<-10>(Pa^<-1>)と特定できた。これらのことから、この不連続析出の成長に大きく寄与している因子はdとDであり、dが圧力に大きく抑制されることは析出反応の先進粒界が静的な結晶粒界とは異なる構造をもっている。すなわち、先進粒界では変態による構造変化とその界面が移動する際に先進粒界の自由体積が増大していることを示唆しており、不連続析出の複雑なメカニズムの解明に大きく進歩した。

按照研究实施计划，采用均匀化和晶粒尺寸调整的Al-20at.%Zn合金制备样品。样品在0GPa、1.2GPa、2GPa（20000atm）高压下于393K～593K进行退火，高压下出现不连续析出现象。使用光学显微镜和扫描电子显微镜观察该不连续沉淀，并使用图像处理（一套购买的设备）测量不连续沉淀的形态、生长速率G和片层间距L。对于G，使用如下导出的式子进行分析。 αlnG/αP=αlnM/αP+αln(-F)/αP,α​​lnM/αP=αln(dD)/αP-2αlnL/αP 其中 P 为压力，M 和 d 为超前晶界的迁移率和宽度， D是晶界扩散系数，F是驱动力。该方程基于驱动力下扩散引起的传质，从晶界发生层状不连续析出并生长的事实，定量地表达了高压的影响。由实验结果可知，生长速率的压力依赖性为αlnG/αP=-1.3x10^<-9>(Pa^<-1>)，驱动力的压力依赖性为αln(-F)/αP ＝9.3×10^-11(Pa^-1)，得到驱动力的压力依赖性2lnL/P＝0。根据这些数据和上式，定量地确定αln(dD)/αP＝-1.4×10^-9(Pa^-1)。晶界扩散系数的压力依赖性为 αln(D)/αP=-1.1x10^<-9>(Pa^<-1>)，因此晶界宽度的压力依赖性为 αln(d) )/αP=-2.8x10^<-10>(Pa^<-1>)。从这些事实来看，对这种不连续析出物生长有很大贡献的因素是d和D，并且d受到压力极大抑制的事实表明析出反应的提前晶界与静态晶界不同。有不同的结构。换句话说，这表明在高级晶界处，当界面因相变而发生变化且界面移动时，高级晶界的自由体积增加，这在阐明不连续析出的复杂机制方面取得了巨大进展。