各種金属における動的挙動と結晶組織の関係

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本研究では工業用純アルミニウムおよび純銅を供試材として,熱処理(焼きなまし)温度を変えることにより結晶組織,特に結晶粒径を変えた試験片を作製し,赤外線反射炉付きの倒立ねじり振子試験機を用い,常温から798K(アルミ),および1073K(銅)までの温度域における内部摩擦(対数減衰率)を測定した。その結果には,焼きなまし温度を上げれば結晶粒径が大きくなり,結晶粒径が大きいほど内部摩擦も大きくなる傾向が見られた。アルミ試験片における常温での対数減衰率は473K-3.6ks焼きなましの試験片で小さく,773K-3.6ks焼きなましの試験片で大きくなった。前者は再結晶が進行して転位密度が小さく,また粒界密度が大きいため転位が移動しにくい状態であるのに対し,後者は粒界密度が小さく転位が移動しやすい状態であると考えられる。これらの違いが内部摩擦の差となって表れていると予想される。また,内部摩擦が雰囲気温度と共に緩やかに上昇するバックグラウンド成分に加えて,アルミ試験片においては600K付近に,銅試験片においては700K付近にピークを持つ成分が検出された。これは,結晶粒界での粘性的なすべりに由来するものと考えられ,さらにこのピークの高さは結晶粒径の増加とともに大きくなる傾向が確認された。これは,結晶粒径が大きくなるにつれ,材料中の粒界三重点による,すべりに対する抵抗力の影響が小さくなっていくためであると推測される。析出強化型Ni合金についても同様に内部摩擦の温度依存性と結晶粒径の関係を調べた。ある結晶粒径では,ほぼ一定の雰囲気温度において,内部摩擦がピーク値をとることが分かった。ただし,今回得られたデータはその数や種類が十分ではなく,これらをもとに更なるデータの蓄積を行うことが望まれる。