非平衡炭化物の衝撃合成と固化

衝撃合成の場合,飛翔体の衝撃によって試料中に衝撃波が伝播し,試料粉末は超高圧下で激しくメカニカルミキシングされながら反応・圧縮される。このとき,粉末粒子表面への原子の非平衡的打ち込み等の現象が起こると共に衝撃波により試片は激しい塑性変形を受ける。我々は,Mo,Nb,Ti,Zr等の表面に高パワー密度のガラスレーザーパルスを照射すれば,大気中照射でもこれら金属表面に窒化物膜が生成することを明らかに,従来固化できなかったFe-Ni-Mo-B系アモルファス合金(Metglass2826B)を,充填率60%,飛翔体速度1Km/secの条件でアモルファス状態のまま固化できることを示した。さらに,形成される金属間化合物の衝撃変形に関する基礎的知見を得るため,Ti-Al系金属間化合物,特に,TiAl/Ti_3Al二相化合物であるいわゆるTi-rich TiAlと,さらにこの構成相であるAl-Rich TiAl,Ti_3Alをとりあげ,その衝撃変形を行い,その変形ならびに破壊挙動とこれらの化合物の低歪速度での変形挙動と比較することにより,衝撃変形特有の現象を追究した。衝撃変形は,衝撃合成と同様火薬の燃焼ガスを利用して飛翔体を高速に加速する一段式火薬銃を用い,試料を装填した銅製のカプセルに飛翔体を高速で衝突させることにより行った。その結果,(i)Al-rich TiAlでは,試料のいたるところに割れが見られ,その割れは結晶面に関係なく直線的に起きる,(ii)Ti_3Alの衝撃変形では,割れは主に底面に沿って起こり,低歪速度での変形時に主である柱面すべりに加え,低歪速度での変形時にはほとんど見られない底面すべり,錘面すべりが観察される,(iii)Ti-rich TiAlの衝撃変形を試みたところ,割れは層状組織境界面に沿って伝播し,変形機構は低歪速度での変形時に見られる{111}<{112^^-]タイプの変形双晶と<11^^-0]タイプの普通転位であったが,それに加え,{111}面を双晶面としない双晶変形も導入される,こと等々が明らかになった。衝撃変形に耐え得ることが明らかになったTi-rich TiAl,Ti_3Alに炭素を添加し,Ti-C系非平衡炭化物の衝撃合成をさらに続行中である。

衝撃合成の場合,飛翔体の衝撃によって試料中に衝撃波が伝播し,試料粉末は超高圧下で激しくメカニカルミキシングされながら反応・圧縮される。このとき,粉末粒子表面への原子の非平衡的打ち込み等の現象が起こると共に衝撃波により試片は激しい塑性変形を受ける。我々は,Mo,Nb,Ti,Zr等の表面に高パワー密度のガラスレーザーパルスを照射すれば,大気中照射でもこれら金属表面に窒化物膜が生成することを明らかに,従来固化できなかったFe-Ni-Mo-B系アモルファス合金(Metglass2826B)を,充填率60%,飛翔体速度1Km/secの条件でアモルファス状態のまま固化できることを示した。さらに,形成される金属間化合物の衝撃変形に関する基礎的知見を得るため,Ti-Al系金属間化合物,特に,TiAl/Ti_3Al二相化合物であるいわゆるTi-rich TiAlと,さらにこの構成相であるAl-Rich TiAl,Ti_3Alをとりあげ,その衝撃変形を行い,その変形ならびに破壊挙動とこれらの化合物の低歪速度での変形挙動と比較することにより,衝撃変形特有の現象を追究した。衝撃変形は,衝撃合成と同様火薬の燃焼ガスを利用して飛翔体を高速に加速する一段式火薬銃を用い,試料を装填した銅製のカプセルに飛翔体を高速で衝突させることにより行った。その結果,(i)Al-rich TiAlでは,試料のいたるところに割れが見られ,その割れは結晶面に関係なく直線的に起きる,(ii)Ti_3Alの衝撃変形では,割れは主に底面に沿って起こり,低歪速度での変形時に主である柱面すべりに加え,低歪速度での変形時にはほとんど見られない底面すべり,錘面すべりが観察される,(iii)Ti-rich TiAlの衝撃変形を試みたところ,割れは層状組織境界面に沿って伝播し,変形機構は低歪速度での変形時に見られる{111}<{112^^-]タイプの変形双晶と<11^^-0]タイプの普通転位であったが,それに加え,{111}面を双晶面としない双晶変形も導入される,こと等々が明らかになった。衝撃変形に耐え得ることが明らかになったTi-rich TiAl,Ti_3Alに炭素を添加し,Ti-C系非平衡炭化物の衝撃合成をさらに続行中である。