二重構造における転位塑性の輸送

Scientific Reports volume 13、記事番号: 2829 (2023) この記事を引用

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加えられた応力下での複数の相の協調変形を理解することは、二相または多相の高度な合金の構造設計にとって重要です。 本研究では、六方最密α相を有する二相Ti-10(wt.%)Mo合金の変形時の転位挙動と転位塑性の伝達を調べるために、その場透過型電子顕微鏡引張試験を実施した。そして体心立方晶β相。 我々は、転位が形成された場所に関係なく、転位可塑性が各プレートの長手軸に沿ってアルファ相からアルファ相へと優先的に伝達することを実証した。 異なるαプレートの交差により局所的な応力集中が生じ、そこからの転位活動の開始が容易になった。 その後、転位はαプレートの長手方向軸に沿って移動し、同様にこれらの交差点を介してあるプレートから別のプレートに転位の可塑性を伝えました。 αプレートがさまざまな方向に分布しているため、転位滑りが多方向に発生し、材料の均一な塑性変形に有利になります。 マイクロピラーの機械的試験では、α プレートの分布と α-α プレートの交差部分が材料の機械的特性の調整に重要な役割を果たしていることがさらに定量的に実証されました。

材料の機械的特性を改善するために、二相および多相構造が頻繁に開発および製造されます1。 各相は異なる構造と特性を持っているため、異なる相の組み合わせは材料の全体的な性能に有益です2、3。 その結果、2 つ以上の相からなる合金は、航空宇宙や産業工学などの重要な産業で広く使用されています 4,5。

使用中に多相材料がどのように機能するかに直接影響を与える 2 つの重要な機械的特性は、強度と可塑性です6、7。 特に、応力が加えられたときに塑性ひずみがさまざまな段階に伝達される方法は、強度と塑性と密接に関係しています 8,9。 相が異なれば変形能力も異なるため、2 つ以上の相を含む材料の場合、複数の相がどのように一緒に塑性ひずみに適応するかを理解することは常に非常に興味深いことです。 この関係を終わらせようとする試みが何度も行われてきました。 エダラティら。 は、二相 AlFeCoNiCu 合金を使用して、高圧ねじり下での面心立方晶 (FCC) および体心立方晶 (BCC) 構造の挙動を調べました。 塑性変形中に、FCC では双晶と積層欠陥が出現し、BCC10 では転位滑りが発生しました。 Tuらの研究によると、フェライトはベイナイト-ポリゴナルフェライト二相パイプライン鋼の変形に不可欠であった。 {123} <111> と {112} <111> の滑りシステムは、最初はフェライトでオンになりました。 その後、ひずみ集中により、ベイナイト相とフェライト相の両方で新しい滑り系 {110} 〈111〉の滑りが観察され、これはフェライトからベイナイトへのひずみ転移の証拠であると考えられました。 市販のチタン合金は、主に六方最密（HCP）構造のα相とBCC構造のβ相で構成されています。 通常、両方の相がプレートに形成されます。 一般に、α相の方が柔らかいと考えられているため、α相はβ相よりも先に変形する。 β 相の変形は後で起こり、ひずみに適応するために変形した α プレートと調和するはずです 12,13。 しかし、この二相構造内で塑性変形が伝達される実際のプロセスはまだ明らかにされていません。

本論文では、チタン合金の二相構造内の転位滑りを直接観察するために、その場透過型電子顕微鏡 (TEM) ひずみ試験を実行しました。 α相では転位がプレートの長手方向に沿って移動していることがわかった。 異なるαプレートの交差により、局所的な応力集中を伴う特定の点が生成され、あるプレートから別のプレートへの転位活動の伝達が促進されました。 転移した転位のほとんどは長手方向に沿って移動し、一部は複数の方向に滑りました。 α プレートの向きはさまざまであるため、転位滑りは複数の方向で発生する可能性があり、これは均一な塑性変形に有利になります。