Grain boundary-dislocation interactions under chemical and physical reaction fields associated with grain boundary segregation

令和４年度に得られた主な研究成果は下記の通りである。1.粒界および粒界近傍の局所力学特性に及ぼす粒界偏析の影響：本年度は，鉄・鉄鋼材料において著しい粒界脆化の原因となるリン(P)の粒界偏析に着目した。溶融回転法(FZ法)により{332}Σ11/<110>および{111}Σ3/<110>対称傾角粒界を有するFe-2.8 mass%SiおよびFe-2.8 mass%Si-0.01 mass%P双結晶を育成し，ナノインデンテーション試験を行った。いずれの双結晶試料においても変形初期の荷重(P)-変位(h)曲線に現れるfirst pop-in荷重から求めた粒界からの転位生成の臨界応力は，リンの粒界偏析により低下することが明らかとなった。一方，粒界の存在に起因してP-h曲線の高荷重域でしばしば現れるGB pop-inの発生荷重は，リンの粒界偏析により逆に高くなることが見出された。以上の結果より，Fe-Si合金へのPの粒界偏析は，粒界からの転位生成の臨界応力を低下させ，逆に粒界を超えた隣接粒への塑性歪みの伝播応力を高めることが明らかとなった。これらの結果は，GB pop-inの発生機構が粒界への堆積転位の応力集中に起因する粒界からの転位生成よりも，粒界を越えた転位の伝播である可能性が高いことを示唆している。なお，リンの粒界偏析はオージェ電子分光分析装置を用いて確認した。2.粒界ー転位相互作用における物理的反応場としての粒界磁性の評価：これまでに分担者が実施してきた粒界磁気モーメントをより高い空間分解能で測定することを目的として、STEM－EELS法によるSpectrum Imaging (SI)を試みた。Fe-Si合金において、Fe L2,3端の2次元データ取得に成功した。

令和４年度に得られた主な研究成果は下記の通りである。1.粒界および粒界近傍の局所力学特性に及ぼす粒界偏析の影響：本年度は，鉄・鉄鋼材料において著しい粒界脆化の原因となるリン(P)の粒界偏析に着目した。溶融回転法(FZ法)により{332}Σ11/<110>および{111}Σ3/<110>対称傾角粒界を有するFe-2.8 mass%SiおよびFe-2.8 mass%Si-0.01 mass%P双結晶を育成し，ナノインデンテーション試験を行った。いずれの双結晶試料においても変形初期の荷重(P)-変位(h)曲線に現れるfirst pop-in荷重から求めた粒界からの転位生成の臨界応力は，リンの粒界偏析により低下することが明らかとなった。一方，粒界の存在に起因してP-h曲線の高荷重域でしばしば現れるGB pop-inの発生荷重は，リンの粒界偏析により逆に高くなることが見出された。以上の結果より，Fe-Si合金へのPの粒界偏析は，粒界からの転位生成の臨界応力を低下させ，逆に粒界を超えた隣接粒への塑性歪みの伝播応力を高めることが明らかとなった。これらの結果は，GB pop-inの発生機構が粒界への堆積転位の応力集中に起因する粒界からの転位生成よりも，粒界を越えた転位の伝播である可能性が高いことを示唆している。なお，リンの粒界偏析はオージェ電子分光分析装置を用いて確認した。2.粒界ー転位相互作用における物理的反応場としての粒界磁性の評価：これまでに分担者が実施してきた粒界磁気モーメントをより高い空間分解能で測定することを目的として、STEM－EELS法によるSpectrum Imaging (SI)を試みた。Fe-Si合金において、Fe L2,3端の2次元データ取得に成功した。