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論文

Investigation of elastic deformation mechanism in as-cast and annealed eutectic and hypoeutectic Zr-Cu-Al metallic glasses by multiscale strain analysis

鈴木 裕士; 山田 類*; 椿 真貴*; 今福 宗行*; 佐藤 成男*; 綿貫 徹; 町田 晃彦; 才田 淳治*

Metals, 6(1), p.12_1 - 12_11, 2016/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:17.74(Materials Science, Multidisciplinary)

X線散乱法やひずみゲージによるマルチスケールひずみ解析により、熱処理前後の共晶および亜共晶Zr-Cu-Al三元系金属ガラスの弾性変形挙動を評価した。ダイレクトスペース法やQスペース法により求めたミクロひずみと、ひずみゲージにより測定したマクロひずみとを比較し、それらの相関から共晶および亜共晶金属ガラスの変形機構の違いを明らかにした。共晶Zr$$_{50}$$Cu$$_{40}$$Al$$_{10}$$金属ガラスは、熱処理による自由体積の減少によるミクロ組織の均質化により変形抵抗は向上するものの、流動性の高いWBR(Weakly-Bonded Region)の減少にともなって延性を失うことがわかった。一方、亜共晶Zr$$_{60}$$Cu$$_{30}$$Al$$_{10}$$金属ガラスでは、もともと均質なミクロ組織を有しているものの、熱処理によるナノクラスター形成により、ミクロ組織の均質性および弾性均質性が失われることが分かった。このような熱処理に伴う組織変化は、構造緩和しても、延性や靭性が減少しないという亜共晶金属ガラスのユニークな機械的特性を生み出す要因と考えられる。

論文

Evaluation of compressive deformation behavior of Zr$$_{55}$$Al$$_{10}$$Ni$$_{5}$$Cu$$_{30}$$ bulk metallic glass containing ZrC particles by synchrotron X-ray diffraction

鈴木 裕士; 才田 淳治*; 菖蒲 敬久; 勝山 仁哉; 加藤 秀実*; 今福 宗行*; 佐藤 成男*

Scripta Materialia, 66(10), p.801 - 804, 2012/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:38.05(Nanoscience & Nanotechnology)

10vol.%ZrC粒子分散Zr$$_{55}$$Al$$_{10}$$Ni$$_{5}$$Cu$$_{30}$$四元系金属ガラスについて、圧縮変形させた試験片内部のZrC相及び金属ガラス相の残留ひずみを放射光X線により測定するとともに、有限要素解析によりZrC粒子周辺の局所的な塑性変形挙動を評価することによって、その圧縮変形メカニズムを評価した。その結果、変形初期においては、粒子周囲に局所的な塑性変形を生じるとともに、金属ガラス相が大きくひずみを負担するが、変形が進むと金属ガラス相が全体的に降伏して粒子が大きくひずみを負担、最終的には粒子が粒内破壊を生じて破断に至ることを明らかとした。

口頭

中性子回折法による金属ガラスの変形挙動評価

鈴木 裕士; 才田 淳治*; 今福 宗行*; 佐藤 成男*

no journal, , 

中性子回折やX線回折法による残留応力測定は、多結晶や単結晶などの結晶材料にのみ適用可能であり、非晶質材のひずみ測定は困難とされてきた。最近では、放射光X線によりハローを測定し、その情報から得られた動径分布曲線より引張変形に伴う局所構造変化を評価し、その結果からひずみ変化を求めるDirect space methodや、第一ハローの位置変化からひずみ変化を求めるQ-space methodが報告されている。本研究では、中性子回折法によるQ-space methodを用いて、Zr$$_{55}$$Al$$_{10}$$Ni$$_{5}$$Cu$$_{30}$$四元系金属ガラスの引張変形挙動評価の可能性を検討した。

口頭

中性子回折法によるZrC粒子分散型金属ガラスの残留応力と変形挙動特性の評価

鈴木 裕士; 才田 淳治*; 今福 宗行*

no journal, , 

本研究では、中性子回折法により、単軸引張応力を負荷したZrC粒子分散型Zr$$_{55}$$Al$$_{10}$$Ni$$_{5}$$Cu$$_{30}$$四元系金属ガラスの変形挙動及び残留応力を評価した。その結果、ZrC粒子分散型金属ガラスのZrC相には約1GPaの圧縮残留応力、金属ガラス相には約100MPaの引張残留応力が発生しており、いずれも静水圧状態であった。また、単軸応力負荷下におけるZrC粒子分散型金属ガラスの各相の変形挙動は、セルフコンシステントモデルにより表すことができることを明らかとした。さらに、ZrC粒子分散型金属ガラスにおける金属ガラス相の負担する応力が負荷応力に比べて小さく、また、金属ガラス相に引張残留応力が発生しているために、モノリシックな金属ガラスよりも圧縮強さが向上すると考えられる。

口頭

中性子回折法によるZrC結晶粒子分散Zr-Al-Ni-Cuバルク金属ガラスの変形挙動評価

鈴木 裕士; 今福 宗行*; 才田 淳治*; Setyawan, A. D.*; 加藤 秀実*

no journal, , 

中性子回折法により10vol%-Zr$$_{55}$$Al$$_{10}$$Ni$$_{5}$$Cu$$_{30}$$金属ガラスの変形挙動を測定した。まず、本材料の単軸引張負荷における弾性変形挙動をセルフコンシステントモデルで表すことができることを確認した。また、本材料における高い圧縮強度は、両相の熱膨張係数差により発生した残留応力と、金属ガラスの負担する相応力が、単軸負荷応力に比べて5%程度小さいことに起因していると考えられる。

口頭

中性子回折法によるZrC結晶粒子分散Zr-Al-Ni-Cuバルク金属ガラスの圧縮変形挙動評価

鈴木 裕士; 才田 淳治*; 勝山 仁哉; 今福 宗行*; Setyawan, A. D.*; 加藤 秀実*; 佐藤 成男*

no journal, , 

圧縮変形除荷後の10vol%ZrC粒子分散四元系金属ガラスのZrC相の残留応力を中性子回折法により測定するとともに、有限要素解析によりZrC粒子周囲に発生する塑性ひずみの評価を行った。その結果、巨視的に降伏する以前から、ZrC粒子周辺に局所的な塑性変形を生じ、そこを起点にせん断帯が発生する可能性を示した。また、変形が進むと、試験片全体に渡ってせん断帯が導入されるが、ZrC粒子によるボンド効果によって、破断せずに塑性変形が進み、ある負荷に達するとZrC粒子に粒内破壊を生じて破断に至るという新しい破壊モデルを提案した。

口頭

放射光X線によるZrC粒子分散Zr-Al-Ni-Cuバルク金属ガラスの圧縮変形挙動評価

鈴木 裕士; 才田 淳治*; 加藤 秀実*; 佐藤 成男*; 今福 宗行*; 菖蒲 敬久

no journal, , 

圧縮変形除荷後の10vol%ZrC粒子分散Zr$$_{55}$$Al$$_{10}$$Ni$$_{5}$$Cu$$_{30}$$四元系金属ガラスのZrC相及び金属ガラス相の残留応力を放射光X線により測定し、その結果から圧縮負荷中に両相が負担する応力状態と両相の変形状態を予測した。その結果、変形初期においては、ZrC粒子周囲に局所的な塑性変形を生じるとともに、金属ガラス相が大きくひずみを負担するが、変形が進むと金属ガラス相が全体的に降伏してZrC粒子が大きくひずみを負担、最終的にはZrC粒子が粒内破壊を生じて破断に至ることを明らかとした。

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