応力急変試験による一般大角粒界の粒界すべり機構の実験的検討

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本研究は、結晶粒界すべりの素過程である結晶粒界内部での転位の運動の支配因子を解明することを目的に様々な一般大角粒界の粒界すべり挙動を応力急変試験により調査したものである。実験対象とした結晶粒界は、いずれも結晶内から供給される転位が純粋な刃状転位となる特徴を有している。試験にはせん断クリープ試験が可能な高温顕微鏡を使用した。粒界すべり挙動を時刻情報と共にVTRに記録し、試験後パーソナルコンピュータに画像を取り込んで速度を評価した。773Kで結晶粒界に作用するせん断応力を0.4MPaとして試験を開始し、負荷後15〜60秒経過した時点で応力を1.5〜2倍の範囲へ急増した。応力を急増する前後の粒界すべり速度を基に、粒界すべり速度と応力の関係を調べたところ、粒界すべりには内部応力が存在していることが分かった。粒界すべり速度は、調査した範囲の結晶粒界では例外なく外力と内部応力の差として与えられる有効応力に比例していた。このことは、結晶粒界内における転位の上昇運動が転位速度の支配過程であることを示唆している。粒界すべり硬化の様々な段階で応力を急変して調べた結果、粒界すべり硬化は主として内部応力の増加に由来していることが分かった。