非平衡PMプロセスによるナノ結晶粒組織制御と超塑性

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超塑性変形の発現のために重要な条件として結晶粒が微細であることがあげられる。この結晶粒微細化の方法として、粉末を出発材料とする非平衡PMプロセスによりナノメーター寸法の結晶粒組織の実現を目的として研究を行った。その結果、超強加工された粉末の加工プロセスと積層欠陥エネルギーとの関連性、さらに、粉末の加熱(焼結)過程での相変態挙動や粒成長過程と組織の微細化との関連性について詳細な検討を行い、超微細結晶粒形成メカニズムについて検討した。積層欠陥エネルギーの影響に関しては、オーステナイト系ステンレス鋼、Cu、においては、積層欠陥エネルギーが小さな場合は、不均一変形を起こしやすいために、変形が集中した領域で微細な結晶粒回転を起こし、それが再結晶核として働くことを見出した。一方、Niなどの積層欠陥エネルギーが大きな場合には、サブグレインの形成とサブグレインの回転によって徐々に微細化が進行することを明らかにした。したがって、粉末の結晶粒微細化には材料の変形機構が密接に関わっている。また、Ti-Si_3N_4系金属間化合物についてメカニカルアロイングを行い、非平衡状態からの組織形成と微細化、成形性(超塑性を含む)に関して検討した。その結果、難加工性でも非平衡相を含む組織においてならば良好な成形性を示すことを見出した。この場合、非平衡相の安定性と成形性との間に密接な関係があり、より低温かつ高ひずみ速度変形において、良好な成形性が得られることを明らかにした。