高分解能電子顕微鏡法による超塑性合金およびセラミックスの粒界構造の研究

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6061合金と繊維状β-Si_3N_4の複合材料を取り上げ、以下の試料を調べた。1。焼結材--390MPa, 1.2ks, 873Kでホットプレスで製作した試料. 2.押し出し材--焼結材を773Kで100 : 1のreduction ratioで押し出しで製作した試料. 3.引っ張り試験材--押し出し材を818K, 2x10^<-1>s^<-1>変形速度で600%変形した試料.以上の試料を分析電子顕微鏡および高分解能電子顕微鏡で調べた。焼結材および押し出し材は、それぞれ、818K, 2x10^<-1>s^<-1>変形速度で75%および600&%の伸びを示した。それらの微細構造の結果は次のようになった。1.焼結材は、マトリックスにMg_2Siの析出物が分布している。マトリックスとβ-Si_3N_4結晶との界面には反応が起こっていない。2.押し出し材のマトリックスにはMg_2Siの析出物がなくなっている。マトリックスとβ-Si_3N_4結晶との界面には反応が起こっている。MgとSiに富んだ反応相がβ-Si_3N_4結晶と結晶学的に決まった方位関係をもって現われている。また、反応相はファセットをもってマトリックスと接している。3.引っ張り試験材はマトリックスとβ-Si_3N_4結晶との激しい反応が見られ、押し出し材と同じ反応相が観察された。以上の観察結果から次のようなことが考えられる。1.押し出し変形中にマトリックスとβ-Si_3N_4結晶の界面にMgの偏析が生じ、それがひきがねとなりβ-Si_3N_4結晶との反応が起こり、界面にMgとSiに富んだ固溶体が現われる。その固溶体は融点が低く、界面に部分的に液体状態が現われる。冷える段階で、それらの液相から、反応相がβ-Si_3N_4結晶とエピタキシャルの関係をもって成長し、最終的に、マトリックスとファセットをとって固まる。2.界面に現われた融点の低いMgとSiに富んだ反応相は、引っ張り試験温度(818K)で液状化し、600%の高い高速超塑性の原因となっている。