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

以反相边界为模板的位错控制Ti_3Al单晶的制备及功能评价

基本信息

批准号：
14702051
负责人：
小泉雄一郎
金额：
$ 12.56万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

逆位相境界(APB)制御による転位配列制御と新規機能探索に関する以下の研究を行った。1.Ti_3Al中における逆位相領域(APD)成長に及ぼす添加元素の影響Tiとの結合力が強く、アルミに置換してTi_3Alに固溶しAPD成長に強く影響すると予想される、シリコンの添加を行った。その結果、シリコンの影響は大きく、例えばわずか0.5at%の添加でも、APDの成長速度を2分の1にまで低下させることができた。これにより、ナノメートル単位でのAPDサイズの制御ならびに高温でのAPDの安定化の指針が得られた。2.高度に制御されたAPDを有するTi_3Al単結晶の柱面すべりによる転位組織形成種々にAPDを制御したTi_3Al単結晶を柱面すべりの活動する二種類(単一すべり、二重すべり)の荷重軸にて種々の塑性ひずみを与え、形成される転位配列及び転位構造を調べた。その結果、単位塑性ひずみ当たりに蓄積される転位量は,APDサイズの減少とともに著しく上昇し、例えばAPDサイズ100nmの場合、わずか5%の塑性ひずみでも、APDが存在しない場合には50%ものひずみを与えても得られない高密度な可動転位の蓄積が可能であった。また、APDサイズ100nm以下では、転位は、APDが存在しない場合と異なり、独立した超格子部分転位として存在し、その運動によってすべり面上に新たにAPBが形成されていた。3.高度に転位配列が制御されたTi_3Al単結晶の機能性評価APDBにより転位配列を制御されたTi_3Al単結晶の応力ひずみ応答を調べたところ、二重すべりの場合に塑性ひずみ3〜15%における加工効果率が2700MPaと著しく高いことが見出された。これにより、例えば小さな塑性変形で大きな衝撃エネルギーを吸収する機能等、昨年度報告した制振性に加えて、マイクロマシン用部材として有用な機能を発現しうることが示された。

以下研究是针对易位序列的控制以及使用反相边界（APB）控制寻找新功能进行的。 1. 添加元素对 Ti_3Al 中反相区 (APD) 生长的影响硅的添加对 APD 影响很大，硅与 Ti 的结合力很强，有望取代铝在 Ti_3Al 中形成固溶体。增长去了。结果，硅的影响是显着的；例如，即使仅添加0.5at%，APD的增长率也会降低一半。这为在纳米尺度上控制 APD 尺寸和在高温下稳定 APD 提供了指导。 2. 高度控制 APD 的 Ti_3Al 单晶中由于棱柱滑移而形成位错结构两种类型的载荷（单滑移和双滑移）在不同 APD 控制的 Ti_3Al 单晶中引起棱柱滑移活动在研究了轴的位错排列和形成的结构。因此，随着APD尺寸的减小，每单位塑性应变累积的位错量显着增加，例如，当APD尺寸为100 nm时，即使只有5%的塑性应变也会导致高达50%的应变；没有 APD 的情况下，有可能以高密度积累移动位错，即使这样也无法获得。此外，当APD尺寸为100 nm以下时，与不存在APD的情况不同，位错作为独立的超晶格部分位错存在，并且它们的移动导致在滑移面上形成新的APB。 3、位错排布高度可控的Ti_3Al单晶的功能评价当使用APDB研究位错排布高度控制的Ti_3Al单晶的应力应变响应时，发现位错排布高度受控的Ti_3Al单晶的应力应变响应在双滑移情况下，控制位错排列在塑性应变为 3% 至 15% 时被发现很高，并且在 2700MPa 时加工效率极高。这表明，除了去年报道的减振性能之外，该材料还可以具有作为微型机械构件的有用功能，例如能够以较小的塑性变形吸收较大的冲击能量。