機能性高マンガン鋼における微視的不均一変形の複合解析

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マンガンの濃度が比較的高いFe基形状記憶合金(shape memory alloy:SMA)、TWIP鋼(双晶誘起塑性鋼:twinning induced plasticity steel)およびTRIP鋼(変態誘起塑性鋼:transformatio ninduced plasticity steel)は、応力誘起によるマルテンサイト変態や双晶変形などの結晶粒内で生じる特異な変形に起因して優れた力学特性を示す。これらの機能性の高マンガン鋼の特性を制御するために、結晶方位を考慮した変形機構の解明が強く求められている。本年度は本研究では引張変形過程におけるFe基形状記憶合金およびTWIP鋼について白色X線マイクロビームを用いたラウエ回折測定を行い、微視的な変形および変態機構を検討した。Fe基形状記憶合金における白色X線マイクロビームを用いたラウエ回折測定により、形状記憶過程において可逆的な応力変化を観察した。具体的には、まず、引張変形により材料内に圧縮残留応力び発生が観測された。この残留応力の大きさは結晶の方位の影響を顕著に受けることが明らかになった。引張試験後の試験片に熱処理したところ、圧縮の残留応力は大きく減少し、引張試験前とほぼ同様の応力状態になった。電子後方散乱回折(Electron backscatter diffraction:EBSD)測定により、この可逆的な応力変化は可逆的マルテンサイト変態に起因することを確認した。TWIP鋼(Fe-Mn-C多結晶合金)における白色X線マイクロビームを用いたラウエ回折測定の結果、引張変形により試験片に不均一な応力の発生が観察された。また、同一の結晶粒内でも不均一な応力の発生が観察された。ラウエパターン回折測定およびEBSD測定の結果から、この不均一な応力分布は結晶粒内の双晶変形とすべり変形の不均一性に起因すると推察される。