ODSフェライト鋼の高温変形機構に関する研究

ODS铁素体钢高温变形机理研究

基本信息

批准号：
12J00297
负责人：
杉野義都
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

[目的]最終年度の到達目標は、酸化物粒子分散強化型(Oxide Dispersion Stfengthened, ODS)フェライト鋼の高温変形の体系的なメカニズムを解明することであった。[実験]15Cr系-ODSフェライト鋼において微細粒を有する冷間圧延材と、結晶粒を粗大化した再結晶材を用い、引張試験片を結晶粒伸長方向に対し平行部と垂直部から採取した。粒界の変形挙動を調査するために、800℃、原子の拡散が活発になる900℃での高温引張、クリープ試験を行なった。破断材を用いて、集束イオンビーム装置(FIB)、電子顕微鏡(TEM)観察を行ない、ODSフェライト鋼の高温変形メカニズムを明らかにした。[結果]微細組織を有する冷間圧延材の800℃において、応力を結晶粒伸長方向に対し平行にかけた場合と比較して垂直にかけた場合の最大引張強さは約半分であったが、低歪速度側でも変形の律速段階を表す応力指数nは、粒界すべりの場合のn=2より大きい、9.2であった。冷間圧延材の変形後のTEM写真から粒内の酸化物粒子による転位のpile-upや回復・再結晶した後に形成するサブグレインが認められた。このことから変形を支配しているのは、分散粒子により形成されるサブグレイン内の転位の上昇運動であると考えられる。一方、再結晶材の垂直に応力負荷した場合の900℃で低応力において応力指数n=2の領域が出現する。これは変形温度の900℃で、冷間加工材の再結晶温度であること、粒内にサブグレイン形成に必要である転位密度が低いことがあげられる。800℃では粒内変形が支配的に生じている一方で、高温側の900℃ではナバロ-ヘリングの空孔の格子拡散による粒界すべりが発生していると考えられる。以上の結果から、本研究の目標であるODSフェライト鋼の高温変形メカニズムを明らかになり、期待通りの成果を得ることができた。

[目的]最后一年的目标是阐明氧化物弥散强化（ODS）铁素体钢高温变形的系统机制。 [实验] 采用15Cr-ODS铁素体钢，采用细晶粒冷轧材料和粗晶粒再结晶材料，从与晶粒伸长方向平行和垂直的部位截取拉伸试样。为了研究晶界的变形行为，我们在原子扩散变得活跃的800℃和900℃下进行了高温拉伸和蠕变测试。使用聚焦离子束装置（FIB）和电子显微镜（TEM）观察断裂材料，以阐明ODS铁素体钢的高温变形机制。 [结果] 具有显微组织的冷轧材料在800℃时，垂直于晶粒伸长方向施加应力时的最大拉伸强度约为平行于晶粒伸长方向施加应力时的一半。侧面，代表变形速率决定步骤的应力指数n为9.2，大于晶界滑移情况下的n=2。变形后的冷轧材料的TEM照片显示，由于晶粒内的氧化物颗粒而导致位错堆积，并且在回复和再结晶后形成了亚晶粒。这表明控制变形的是分散颗粒形成的亚晶内位错的向上运动。另一方面，当对再结晶材料垂直地施加应力时，在900℃下出现应力指数n=2的区域，该区域处于低应力处。这是由于 900°C 的变形温度（冷加工材料的再结晶温度）以及晶粒内亚晶形成所需的低位错密度。在800℃时，晶内变形占主导地位，而在900℃的较高温度侧，由于纳瓦罗-赫林空位的晶格扩散而发生晶界滑移。通过上述结果，我们阐明了ODS铁素体钢的高温变形机理，这也是本研究的目标，并取得了预期的结果。