不均一かつ周期的な結晶組織によってもたらされる特異的力学特性の発現機構

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研究代表者は、不均一な結晶粒径分布を有し、かつ微細結晶粒と粗大結晶粒が網目状に周期的に配置する調和組織制御の研究過程で、特異的力学特性である「シナジー硬化」現象を発見した。本研究は、この「シナジー硬化」現象の発現原理の解明を目的とする。「シナジー硬化」現象は、従来のホールペッチ則や複合則で説明できない新しい現象である。微細・粗大結晶粒組織の不均一性と網目状に配置された周期性が、ナノ・ミクロとマクロのスケールで重畳したシナジー硬化の結果であると考えられる。変形初期において、微細結晶粒領域では、早期に応力集中が起きることで選択的に降伏が開始している可能性が考えられる。これにより、見かけの0.2%耐力が上昇し、微細結晶粒領域ではGN転位の蓄積が進行し、加工硬化が増大することで「シナジー硬化」が発現するとの仮説の元、「シナジー硬化」発現の原理の解明を試みたい。本研究では、①代表粒径の算出方法の決定、②降伏前後の加工硬化現象の検討、の2課題を具体的な課題と設定し、本年度は課題①に取組んだ。その結果、同一視野内における代表粒径の値は算出方法によりその値が異なるが、その視野内に存在する結晶粒の数が多いほど、算出方法による代表粒径の差異は小さくなることが明らかとなった。また、いずれの算出方法を使用したとしてもhall-Petch則は成立するが、その経験式における摩擦応力および材料定数は算出法によって異ることが明らかとなった。