金属ガラスの過冷却液体の変形・粘性と成型加工プロセス

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1.金属ガラスのガラス固体と過冷却液体の変形挙動の解明(1)現在提案中の粘性に対するモデルを改良すると共に、金属形成ガラス液体に当モデルを適用し、これらの物質系の特徴を取り出すことを試みた。また、以前のモデルでは不明であった構造単位間の結合強度と配位数の相互関係、当モデルとVogel-Fulcher-Tammann式やAdam-Gibbs理論との関係などを明らかにすることができた(2)金属ガラスはガラス遷移挙動を示し,過冷却液体状態下において粘性流動と優れた微細成形特性を有する.本研究ではZr_<55>Al_<10>Cu<30>Ni_<5>金属ガラス,直径2mmの円柱試験片を高周波誘導加熱方式により急速加熱・圧縮試験を行った.その結果,加熱速度HRの増加に伴い,ガラス遷移温度T_g,結晶化開始,終了温度T_<xs>,T_<xf>が上昇し,粘性が著しく低下することが確認された.(3)金属ガラス固体の引張試験時のAE計測を位置評定法により行った結果、破断応力の50%程度の低応力域から不可逆的ミクロ変形が生じていることがわかった。2.金属ガラスの成型加工プロセス技術の確立(1)急速加熱下では,過冷却液体状態での粘性係数が著しく低下する.この現象を応用した高速マイクロ成形加工装置を試作した.本装置の加工原理は,直接通電・急速加熱下の試片のガラス遷移挙動を応力緩和現象として検出し,直ちに工具を高速駆動して加工を行うものである.加熱速度1,800K/sでの加工では,加熱開始から約0.4秒で加工が終了する.金型に接触した試験片の温度履歴の最適化が重要であることがわかった.(2)突合せ部の形状と電子線走査位置等の最適化を図ることにより、金属ガラスとステンレス鋼を強固に溶接することに成功した。また、パルス通電溶接法を用いて、金属ガラスとニオブを強固に溶接することに成功した。