Al-rich TiAl単結晶の変形挙動に及ぼすAl_5Ti_3型超格子規則相の寄与

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新しい軽量耐熱材料として期待されているTiAl相について、高Al濃度領域にて析出する微細な長周期規則相(例えば、Al_<11>Ti_7相、Al_5Ti_3相、h-Al_2Ti相、r-Al_2Ti相)に注目し、力学特性との相関を明らかにした。平成9年度に、単結晶を用いて、マクロな力学特性を明らかにしたのに引き続いて、平成10年度には、ミクロな転位の振る舞いと力学特性との相関を明らかにした。TEMでの詳細な観察によると、主すべり系として活動する、<101]超格子転位、<110]普通転位、<112]変形双晶の発現は、荷重軸方位、結晶のAl濃度、変形温度に強く依存するとともに、その運動形態は、Al_5Ti_3をはじめとする長周期規則相から強い影響を受けた。例えば、<110]普通転位は、低Al濃度(Ti-55at.%Al)側において、個々に独立して運動しているのに対し、Al濃度の増加とともに、3本、そして4本で集団運動するようになる。このことは、1/2<110]は、Ll_0母相中では面欠陥を形成することなく普通転位として振る舞うが、一度、Al_5Ti_3相内に侵入すると、APB欠陥を形成することに由来する。この場合、4本目の転位の導入によって、初めて本来の構造へと戻る。したがって、Al_5Ti_3相の発達にともなって、面欠陥エネルギーの減少を駆動力として、転位が集団運動するのである。さらに低Al濃度、低温変形において認められた、Faulteddipoleは、Al濃度の増加、温度の上昇とともに消滅した。これは、SISF、ならびにSESFとの組み合わせとして形成されたFaulted dipoleが、Al濃度の増加にともなうAl _5Ti_3相の発達によって、CSFを生み出すこととなり、そのエネルギーが急速に増加するためである。同時に、Ll_0構造特有の双晶、反双晶の異方性が、Faulted dipoleの形成とも密接に関係していることが明らかになった。以上本研究では、マクロな変形挙動のみならず、ミクロな転位・双晶の活動形態までもが、Al_5Ti_3相を含む長周期規則相の存在に強く支配されていることを示した。