金属ガラスにおけるき裂先端近傍での降伏と塑性変形挙動

金属玻璃裂纹尖端附近的屈服和塑性变形行为

• 批准号: 16039205
• 负责人: 吉見 享祐
• 金额: $ 3.71万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16039205/
• 关键词: Zr系金属ガラス; 共焦点顕微鏡; 粘性流動; 破壊; 引張伸び; せん断帯; 微小領域X線回折

本研究では、引張もしくは曲げ破断した金属ガラス中のき裂進展に伴うき裂先端部での塑性歪みを観察し、き裂先端での歪み場、応力場解析を行うことによって金属ガラスの降伏応力を見積もる一方、透過型電子顕微鏡やX線回折法によってき裂先端での構造変化、変形によって導入された欠陥やナノ結晶の調査を行い、金属ガラス中のき裂伝播ならびに塑性変形機構を検討することを目的としている。平成17年度では、近年、室温で巨大な圧縮変形能を示すことが見出されたZr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Pd_<17.5>金属ガラスと、比較材としてZr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Cu_<17.5>金属ガラスの室温での引張変形挙動を調査し、破断面および破断部周辺の試料表面の形態を走査型電子顕微鏡、共焦点顕微鏡によって観察した。その結果、引張変形挙動ならびに破断挙動は両者ともほぼ同じであったが、Zr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Pd_<17.5>金属ガラスの方がわずかに塑性伸びを示した。平成16年度の研究で見出された、破断部の試料表面に発生するViscous Flow Depression (VFD) Zonesについては、走査型電子顕微鏡による観察でもZr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Pd_<17.5>金属ガラスでは明瞭に観察することができたが、Zr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Cu_<17.5>金属ガラスではその発生が確認されなかった。このことが、Zr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Pd_<17.5>金属ガラスのわずかな塑性伸びに影響を及ぼしているものと考察された。共焦点顕微鏡によるVFD Zones周辺ならびにShear Bandsの表面凹凸の観察では、Shear Bands部ではViscous Flowの発生は確認されなかった。したがって、Shear Bands発生による試料表面での表面張力ではなく、き裂が試料表面で発生する際のき裂面に対する垂直応力がVFDを誘起するメカニズムであると考察された。このき裂面に対する垂直応力の効果は、これまで金属ガラスの破断で頻繁に観察されている、き裂面が最大せん断応力面からある角度分だけずれる挙動の破壊メカニズムと考えられている。そこで、本研究の成果も考慮すると、金属ガラスの破断挙動には、き裂面に作用する垂直応力が重要な役割を果たしているものと考察された。

This study aims to investigate the plastic strain at the crack tip due to crack growth in metallic glass that has been pulled or broken and estimate the yield stress of metallic glass by analyzing the strain field and stress field at the crack tip, while also investigating defects and nanocrystals introduced by structural changes and deformation at the crack tip using transmission electron microscopes and X-ray diffraction methods, and to investigate crack propagation and plastic deformation mechanisms in金属玻璃。 In 2005, the tensile deformation behavior of Zr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Pd_<17.5> metallic glass, which has been found to exhibit huge compressive deformation potential at room temperature in recent years, and Zr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Cu_<17.5> metallic glass as a comparative material, was investigated, and the morphology of the fracture使用扫描电子显微镜和共聚焦显微镜观察到骨折部分周围的表面和样品表面。结果，两者的拉伸变形和断裂行为几乎相同，但是Zr_ <65> Al_ <7.7> ni_ <10> pd_ <10.5>金属玻璃显示出塑性伸长略微稍微稍微稍微延长。在2004年的一项研究中发现的粘性流动抑郁症（VFD）区域在突破点的样品表面上发现了Zr_ <65> al_ <7.5> ni_ <10> ni_ <10> pd_ <17.5>金属玻璃，但没有用Zr_ <65> al_ <65> al_ <7.7> al_ <7.7.5> ni__ <10> cu_ <17.5> Metal Glass确认这些案例。这被认为会影响Zr_ <65> Al_ <7.7> Ni_ <10> PD_ <17.5>金属玻璃的轻微塑性伸长。当使用共聚焦显微镜观察VFD区域和剪切带周围的表面不规则性时，在剪切带截面中未观察到粘性流动。因此，认为当样品表面上发生裂纹时，裂纹表面上的正常应力，而不是由于剪切带的产生而导致的样品表面的表面张力，是诱导VFD的机制。正常应力对裂纹表面的影响被认为是一种断裂机制，在断裂金属玻璃中经常观察到，在破裂的金属玻璃中，裂纹表面从最大剪切应力表面移动了一个角度。因此，考虑到这项研究的结果，认为作用在裂纹表面上的正常应力在金属玻璃的破裂行为中起重要作用。

项目成果

ナノコンポジットマテリアル

纳米复合材料

• 发表时间: 2005
• 作者: J.Linden;P.Karen;J.Nakamura;M.Karppinen;H.Yamauchi;高原 淳
• 通讯作者: 高原 淳

Tensile and Fracture Behavior of Zr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Pd_<17.5> Bulk Metallic Glass

Zr_<65>Al_<7.5>Ni_<10>Pd_<17.5>块状金属玻璃的拉伸和断裂行为

• 发表时间: 2005
• 期刊: Materials Transactions 46・12
• 作者: Kyosuke Yoshimi

ナノマテリアル工学大系 第2巻 ナノ金属

纳米材料工程系列第 2 卷纳米金属

• 发表时间: 2006
• 作者: 安保正一;松岡雅也;竹内雅人
• 通讯作者: 竹内雅人