バルク金属ガラスにおける超高疲労限度・高破壊靱性特性の把握とそのメカニズムの検討

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CuHfTiやCuZrTiバルク金属ガラス(BMG){それぞれCu_<60>Hf_<25>Ti_<15>,Cu_<60>Zr_<30>Ti_<10>}よりも,ガラス形成能に優れたCuZrAgAl BMG{Cu_<36>Zr_<48>Ag_8Al_8}について,疲労試験を実施した.その結果,疲労限度(σw)は1030MPa,耐久比は0.56を示し,これらはCuZrTiやCuHfTi BMGよりも高い値を示した(CuZrTi;980MPa,0.49,CuHfTi;870MPa,0.41).また,CuZrAgAl BMGを用いて,直径を従来の約0.8mmかち約4mmと大きくした試験片を用いてσwを求めたところ,σwは約43%低い590MPaを示し,寸法効果が見られた.Zr_<50>Cu_<30>Ni_<10>Al_<10>BMGを用いて,陽電子消滅法により応力の繰返しに伴うフリーボリューム(FV)の変化を測定した.BMGの疲労過程では一般にFVが減少し靭性が低下したと見られているが,FVはむしろ増加する傾向を示した.今後,追試を行い確認する必要がある.破壊靭性試験は,未だ平面ひずみ破壊靭性(K_<IC>)が求められていないCu-Zr基BMGにおいて,やはりガラス形成能の高いCuZrAgAl BMGを用いて実施するとともに,ZrCuAl BMGにおいて共晶から亜共晶側に組成を振ったBMG)を用いて実施した.CuZrAgAl BMGのK_<IC>は17MPa・m^(1/2)を示した.共晶組成のZr_<50>Cu_<40>Al_<10>から亜共晶側へ組成を振ったZr_<55>Cu_<35>Al_<10>,Zr_<60>Cu_<30>Al_<10>BMGではK_<IC>は,大幅に上昇する傾向を示すとともに,ばらつきが小さくなり,さらにガラス遷移温度直下での緩和後も低下が少なかった.これはクラスター間のZr-Zr結合が増えることに起因していると考えられる。