TEM内その場ナノインデンテーションによる巨大ひずみ材料の変形挙動解析

通过 TEM 原位纳米压痕分析大应变材料的变形行为

基本信息

批准号：
19025013
负责人：
大村孝仁
金额：
$ 2.56万
依托单位：
National Institute for Materials Science
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

ECAP加工を施した純Al材料について、マクロな機械的性質が発現する素過程の解明を目的として、結晶粒内部の変形挙動をナノインデンテーション法によって解析した。ぴずみ量の増加にともなって高強度化する現象は結晶粒微細化強化として理解されているが、結晶粒内の変形挙動に関する検証例は少なく、ひずみ量とともに変化する転位組織と変形挙動の関係を明確化することによって、マクロ強度の支配因子の理解が進むと考えられる。本年度は、ナノインデンテーション法による圧入変形で導入される弾塑性変形時に現れるpop-inと称する不連続変形挙動に着目し、その特徴について受け入れ材と加工材を比較することによって加工による組織変化と変形挙動の関係を考察した。負荷過程に現れるpop-inと呼ばれる現象は、急激な転位の生成または増殖に対応すると理解されており、圧子直下の転位あるいは転位源密度が低い場合に頻繁に発生することが知られている。受け入れ材の荷重-変位曲線上には多数のpop-inが確認されるのに対し、8パス材の例では、pop-inはほとんど観察されない。Hertzの接触式を変形初期過程にフィットすると、どちらの材料も20〜30μN程度の荷重まで測定値によく一致した。即ち、この範囲では材料は弾性変形であることが確認され、pop-inの発生と同時に弾塑性変形に移行すると理解できる。受け入れ材でpop-inが頻繁に発生するのは、加工前で転位密度が低いことが原因と考えられ、一方の8パス材は転位密度が高く、圧子下には常に可動転位が存在すると推測されることから、pop-inが発生せずに連続的な変形が進行すると考察した。さらに、塑性変形の開始挙動は8パス材でより低い値である一方で、最大荷重に対応する深さは浅くなっていることから、高い転位密度は塑性変形の開始を容易にする一方で、変形開始後は抵抗となることが考察される。

针对ECAP加工后的纯铝材料，采用纳米压痕法分析晶粒内部的变形行为，旨在阐明产生宏观力学性能的基本过程。随着应变量增加而强度增加的现象被理解为晶粒细化强化，但晶粒内变形行为的验证实例很少，位错结构与随应变量变化的变形行为之间的关系仍不清楚。澄清这一点，人们认为，对支配宏观力量的因素的理解将得到推进。今年，我们重点研究了使用纳米压痕方法压配合变形引入的弹塑性变形过程中出现的称为“pop-in”的不连续变形行为，并比较接收材料和加工材料的特性，以了解加工引起的微观结构变化。讨论了变形行为之间的关系。加载过程中出现的称为“弹出”的现象被认为与位错的快速产生或扩散相对应，并且已知当压头正下方的位错或位错源的密度较低时经常发生。虽然在收到的材料的载荷-位移曲线上观察到许多弹出窗口，但在 8 遍材料示例中几乎没有观察到弹出窗口。当将赫兹接触方程拟合到初始变形过程时，两种材料在约 20 至 30 μN 的载荷下都与测量值吻合良好。即，确认了材料在该范围内发生弹性变形，并且可以理解，在发生弹出的同时，材料转变为弹塑性变形。收到的材料中频繁出现的弹出被认为是由于加工前位错密度较低，而8道次材料的位错密度较高，这表明压头下方始终存在移动位错。认为连续变形在没有弹出的情况下进行。此外，8道次材料的塑性变形起始行为较低，而最大载荷对应的深度较浅，表明高位错密度有利于塑性变形的起始，同时认为塑性变形起始后会有阻力。变形开始。