超強加工による純鉄の非晶質相の形成

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最近、転動疲労によって破損した軸受鋼の微細組織を透過電子顕微鏡によって観察したところ、白層と呼ばれる異常疲労損傷部には、極めて微細な(直径数十nm)多結晶粒の他に非晶質相がかなりの領域に亘って形成されることを発見したした。これは、これまで、急冷法によって作製されてきた高合金の鉄系非晶質合金とは本質的に異なるものである。一方、Siにおいては圧痕直下に非晶質相が形成されることが知られている。この非晶質相はSiの高圧相と関連づけて議論されてきた。しかし、超高圧セルを用いた実験では、Siの同素体は多く観察されているが非晶質相は発見されていない。この差は、圧痕直下では、静水圧に加えて剪断応力が作用していることが原因と推察されてきた。即ち、塑性変形に伴うすべり帯に沿って非晶質道が形成されたことが明確に示されている。以上のアイディアより、本研究は圧痕によって、純金属あるいは低合金の表面に非晶質相を形成させることを試みた。SiおよびFeについて実験を行った結果、Siにおいては液体窒素温度でも非晶質化が起きることが分かった。また、10Kでの押し込み実験が可能な装置を開発した。