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低速陽電子ビームを用いた窒化チタン合金表面の構造解析

Analysis of surface structure of titanium alloy nitride by slow positron beam

武田 裕介; 飯田 清*; 佐東 信司*; 松尾 忠利*; 長嶋 泰之*; 大久保 成彰  ; 近藤 啓悦 ; 平出 哲也 

Takeda, Yusuke; Iida, Kiyoshi*; Sato, Shinji*; Matsuo, Tadatoshi*; Nagashima, Yasuyuki*; Okubo, Nariaki; Kondo, Keietsu; Hirade, Tetsuya

チタン合金の表面の窒化層は衝撃などの応力負荷で剥離することがある。そこで、異なる処理温度、時間((1)810$$^{circ}$$C 600min、(2)850$$^{circ}$$C 720min)で試料を作成し、低速陽電子ビームを用い、欠陥を敏感に検知する陽電子消滅$$gamma$$線ドップラー広がり(DB)測定の深さ依存性の評価を行った。ビッカース硬さでは(2)の方が硬いことが分かっていたが、欠陥が深くまで存在している試料は(1)の試料であり、欠陥層の厚みと固さには相関が得られなかった。また、DBから組成変化を示す解析を行ったところ欠陥層よりも深いところで組成変化が起きていることを示す結果が得られ、組成変化と欠陥導入の深さは一致しなかった。TEMとともにEDS測定も行ない、その結果はDBからの結果と同じ傾向を示さなかった。これは陽電子が特定の部分を選択的に観測するためと考えられ、表面構造の解析にはこれら手法の組み合わせが威力を発揮するものと考えられる。

The impact stress exfoliates a Nitride surface layer on Titanium alloy prepared in some conditions. So we prepared specimens in two different conditions, (1) 810$$^{circ}$$C, 600min and (2) 850$$^{circ}$$C, 720min, and performed depth profile analysis of their surfaces with Doppler broadening measurements of positron annihilation $$gamma$$-rays (DB) that is sensitive for defects by Slow Positron beams. Although the specimens (2) is harder than (1) according to the Vickers Hardness test, DB results indicated that defect layer of specimen (1) is thicker than (2). It means that the defect layer thickness was not the cause of surface hardening. Furthermore, chemical elements at the positron annihilation sites could be analyzed qualitatively by DB and the change of the composition appeared in deeper region than the defect layer. The defect layer depth does not match the depth where chemical composition changes by DB appeared. TEM and EDS observation showed different tendency from the results by DB. It is because positrons probe specific sites, and the combination of these methods will be a strong tool to investigate surface structures.

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