高温における分散強化機構の新理論の構築とその実験的検証

本年度(平成2年度)は本研究の最終年度に当たるため、理論モデルの実験的検討を中心に研究をまとめることにつとめた。第一は分散粒子のサイズ効果の検討である。分散強化における転位と粒子の相互作用はOrowanのモデルで考える限り、転位がバイパスする粒子間隔が強度の支配要因となり、粒子の大きさには関係しない。これに対し転位と粒子の相互作用に拡散緩和が寄与して相互作用が引力型となる場合は、粒子と転位の分離過程で最大の応力を必要とする分離完了の段階は活性化面積が比較的小さくなるため熱活性化過程となると考えられる。したがって粒子体積分率を一定として粒子径を減少させるとOrowanモデルでは降伏応力は単調増大となるが、引力型相互作用のモデルでは小さい粒子に対しては熱活性化過程の寄与が大きくなり、ある粒子径で降伏応力が極大となるような挙動が期待されることになる。この点を実験的に検証するためCuーAl合金単結晶の内部酸化において粒子径を変えたモデル機の作成を試みた。通常の粉末埋没方式で温度を変化させる方法では均一な内部酸化が困難であったため、酸素分圧と拡散処理温度を独立に変化させる方式でやっと微細粒子分散(粒子直径15nm)試料を得ることができた。しかし当初の計画の一連の粒子径の変化した試料を調えるには時間が不足した。この平均粒子径15nmの試料は粒子径100nmのものに比較してflow stressは大きく低下した。この実験結果は注目される結果ではあるが、結論づけるには更に検討する必要がある。第二の注目点としている回復過程に対する分散粒子の影響を知ることを目的とした加工硬化hと回復速度rの測定では、測定結果にかなりの分散があるため明確ではないが、低温変形ではrの増大、高温変形ではrの減少の傾向が認められた。

本年度(平成2年度)は本研究の最終年度に当たるため、理論モデルの実験的検討を中心に研究をまとめることにつとめた。第一は分散粒子のサイズ効果の検討である。分散強化における転位と粒子の相互作用はOrowanのモデルで考える限り、転位がバイパスする粒子間隔が強度の支配要因となり、粒子の大きさには関係しない。これに対し転位と粒子の相互作用に拡散緩和が寄与して相互作用が引力型となる場合は、粒子と転位の分離過程で最大の応力を必要とする分離完了の段階は活性化面積が比較的小さくなるため熱活性化過程となると考えられる。したがって粒子体積分率を一定として粒子径を減少させるとOrowanモデルでは降伏応力は単調増大となるが、引力型相互作用のモデルでは小さい粒子に対しては熱活性化過程の寄与が大きくなり、ある粒子径で降伏応力が極大となるような挙動が期待されることになる。この点を実験的に検証するためCuーAl合金単結晶の内部酸化において粒子径を変えたモデル機の作成を試みた。通常の粉末埋没方式で温度を変化させる方法では均一な内部酸化が困難であったため、酸素分圧と拡散処理温度を独立に変化させる方式でやっと微細粒子分散(粒子直径15nm)試料を得ることができた。しかし当初の計画の一連の粒子径の変化した試料を調えるには時間が不足した。この平均粒子径15nmの試料は粒子径100nmのものに比較してflow stressは大きく低下した。この実験結果は注目される結果ではあるが、結論づけるには更に検討する必要がある。第二の注目点としている回復過程に対する分散粒子の影響を知ることを目的とした加工硬化hと回復速度rの測定では、測定結果にかなりの分散があるため明確ではないが、低温変形ではrの増大、高温変形ではrの減少の傾向が認められた。