Grain boundary-dislocation interactions under chemical and physical reaction fields associated with grain boundary segregation

与晶界偏析相关的化学和物理反应场下的晶界-位错相互作用

基本信息

批准号：
22H01760
负责人：
連川貞弘
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

令和４年度に得られた主な研究成果は下記の通りである。1.粒界および粒界近傍の局所力学特性に及ぼす粒界偏析の影響：本年度は，鉄・鉄鋼材料において著しい粒界脆化の原因となるリン(P)の粒界偏析に着目した。溶融回転法(FZ法)により{332}Σ11/<110>および{111}Σ3/<110>対称傾角粒界を有するFe-2.8 mass%SiおよびFe-2.8 mass%Si-0.01 mass%P双結晶を育成し，ナノインデンテーション試験を行った。いずれの双結晶試料においても変形初期の荷重(P)-変位(h)曲線に現れるfirst pop-in荷重から求めた粒界からの転位生成の臨界応力は，リンの粒界偏析により低下することが明らかとなった。一方，粒界の存在に起因してP-h曲線の高荷重域でしばしば現れるGB pop-inの発生荷重は，リンの粒界偏析により逆に高くなることが見出された。以上の結果より，Fe-Si合金へのPの粒界偏析は，粒界からの転位生成の臨界応力を低下させ，逆に粒界を超えた隣接粒への塑性歪みの伝播応力を高めることが明らかとなった。これらの結果は，GB pop-inの発生機構が粒界への堆積転位の応力集中に起因する粒界からの転位生成よりも，粒界を越えた転位の伝播である可能性が高いことを示唆している。なお，リンの粒界偏析はオージェ電子分光分析装置を用いて確認した。2.粒界ー転位相互作用における物理的反応場としての粒界磁性の評価：これまでに分担者が実施してきた粒界磁気モーメントをより高い空間分解能で測定することを目的として、STEM－EELS法によるSpectrum Imaging (SI)を試みた。Fe-Si合金において、Fe L2,3端の2次元データ取得に成功した。

2020财年取得的主要研究成果如下。 1. 晶界偏析对晶界及晶界附近局部力学性能的影响：今年，我们重点研究了磷（P）的晶界偏析，它会导致钢铁材料显着的晶界脆化。通过熔体旋转法（FZ法），获得了具有{332}Σ11/<110>和{111}Σ3/<110>对称倾斜晶粒的Fe-2.8mass%Si和Fe-2.8mass%Si-0.01mass%P孪晶。获得了晶体生长并进行了纳米压痕测试。在任何双晶样品中，由变形初始阶段载荷（P）-位移（h）曲线中出现的第一次弹出载荷确定的晶界产生位错的临界应力由于磷的晶界偏析而降低变得清晰起来。另一方面，发现由于晶界的存在而经常出现在P-h曲线的高负荷区域的GB弹出负荷由于磷的晶界偏析而变得更高。从以上结果可以看出，Fe-Si合金中P的晶界偏析降低了晶界产生位错的临界应力，相反增加了塑性应变向晶界以外的相邻晶粒的传播应力。这些结果表明，晶界弹出的发生机制更可能是位错跨晶界的传播，而不是由于晶界上沉积位错的应力集中而从晶界产生位错。使用俄歇电子能谱仪确认磷的晶界偏析。 2. 晶界磁性作为晶界-位错相互作用中物理反应场的评估：为了以更高的空间分辨率测量晶界磁矩，研究人员开展了STEM-EELS光谱成像（SI））尝试使用该方法。我们成功获得了 Fe-Si 合金中 Fe L2,3 边缘的二维数据。