Fe-Mn-Si系制振ダンパー合金における可逆的塑性変形機構の徹底解明

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本研究では、繰り返し弾塑性変形下で、γ→εマルテンサイト変態を伴う可逆的な反復転位運動により、従来の鋼材と比較して約10倍の疲労寿命を有するFe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si (wt.%)合金（FMS合金）について、新たな材料設計にとって重要となる可逆的塑性変形の機構を徹底解明する。具体的には、変形誘起マルテンサイト変態の特性温度で決まる三つの温度域（Ｉ：εすべり支配、II：二方向γ→εマルテンサイト変態支配、III：γ変形双晶支配）のうち、温度域I、IIIで疲労寿命が低い課題の解決を目指す。本年度は、三つの温度域（Ｉ、II、III）に対し、塑性変形メカニズムの可逆性の程度を定量的に測定し、塑性変形メカニズムがき裂発生・進展に及ぼす影響を解明する。共通の素過程であるショックレー部分転位運動の可逆性に注目し、SEM-EBSDやAFMによる変形組織解析を行った。変形組織解析と表面解析を組み合わせることにより、変形帯を構成する組織要素（マルテンサイト／双晶／転位）を同定しつつ、その中に存在する部分転位密度とその可逆性を評価した。単結晶FMS合金（変形軸001、111、414）と多結晶FMS合金における様々な方位の結晶粒を対象試料として、各温度と様々な繰り返し変形ステージ（繰り返し数N）で、引張、および引張後圧縮した試料の変形組織と表面起伏の解析を行って、各温度の塑性変形メカニズムとその可逆性を調査した結果、温度域Iではεすべり、温度域IIではγ拡張転位すべりと二方向マルテンサイト変態により表面起伏の可逆変化が確認された。一方温度域Iではγ／ε界面に割れが生じやすいことがNf低下の一因であることが明らかになった。加工熱処理による組織微細化は温度域Iでマルテンサイト変態の進行を抑制することによりNfを上昇させる効果があることもわかった。