超電導コイルコンジット材の脆性破壊機構におよぼす表面酸化層の影響に関する研究

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実用コンジット材料で使用される極薄板純チタン材料に対し、液体ヘリウム温度といった特殊な環境で、表面酸素拡散層を有する場合の脆性破壊挙動をミクロ的観点から明らかにした。超電導材料生成熱処理条件である(650〜750℃で50〜200時間保持)を施し、その酸素拡散層(ルチル層)の表面からの分布をミクロ硬さによって明らかにした。この結果、その酸素拡散の活性化エネルギーは約110kJ/molであることが明らかとなった。さらに、超電導材料生成熱処理によって表面に酸素拡散層を有する場合には、液体ヘリウム温度(4.2K)での引張り特性において著しく影響を受けることが明らかとなった。ミクロ的な観察によれば、酸素拡散層の存在によって、引張り過程で酸化層に微細な割れを生じ、このために破断伸びが酸素拡散層の無い場合に比べ、例えば700℃,200hの熱処理で約1/3に低下することが明らかになった。このような現象は室温では認められず、液体ヘリウム温度といった特殊な極低温度域で認めらる特異な現象であることが明らかとなった。以上の研究により、大気中での超電導材料生成熱処理条件とコンジット材の液体ヘリウム温度での破壊特性との定量的関係が導かれ、さらに、極低温での破壊挙動におよぼすミクロ的因子が明らかになった。