10
5ト /
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‑410
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図
3 . 1 1
ヤ ン グ 率 で 規 格 化 し た 定 常 変 形 応 力 と 拡 散 係 数 で 規 格 化 し 温 度 補 償 し た ひ ず み 速 度 と の 関 係w 羽 7
Cu τ a
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図 3.12界 面 拘 束 に よ る 強 化 機 構 の 説 明 図 。 アαは 負 荷 応 力 、 九
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九変 形 は 界 面 で 拘 束 さ れ た 銅 相 の 変 形 と し て 理 解 さ れ る 。 圧 縮 試 験 時 の 試 験 片 表 面 の け が き 線 の 様 子 か ら も 、 タ ン グ ス テ ン 相 は 塑 性 変 形
し て い な い よ う で あ る ( 図 3.6参照)。
3 . 3 . 4
界 面 近 傍 の 構 造図
3 . 1 3
に 、 界 面 近 傍 の 銅 相 の 透 過 電 子 顕 微 鏡 像 を 示 す 。 試 料 の 薄 膜 化 は 、 イ オ ン ビ ー ム 薄 膜 作 製 装 置J I T ‑ 1 0 0
型(日本電子(株)製) を 用 い 、 ア ル ゴ ン イ オ ン 照 射 に よ っ て 行 っ た 。 観 察 に 使 用 し た 電 子 顕 微 鏡 はJEM‑2000EX(
日本電子(株)製)である。図中右下の白い 部 分 は 薄 膜 化 の 際 に で き た 試 料 の 穴 で 、 左 上 の 写 真 の 枠 外 に タ ン グ ス テ ン 相 が あ る 。 し た が っ て 、 界 面 は 左 下 か ら 右 上 の 方 向 に 入 っ て いるわけである。図 中 に
Cu‑w
界 面 に 垂 直 に 向 か つ て 伸 び る ( 左 上 か ら 右 下 ) 結 晶 粒 界 が 見 え る 。 ま た 、 電 子 線 回 折 図 形 の 解 析 に よ り 、 銅 の 観 察 面 は 粒 界 を 挟 ん だ い ず れ の 結 晶 粒 に お い て も{ 1 1 0 }
で 、 粒 界 は 双 品 面 で あ る こ と が 知 ら れ た 。 fcc金 属 の 双 品 面 は{ 1 1 1 }
な の で 、 こ の 粒 界 と 観 察 面 に 垂 直 なCu‑w
界 面 は{ 2 1 1 }
で あ る こ と が わ か る 。以上の結果より、
Cu‑w
界 面 に は 、 銅 側 に{ 2 1 1 }
面 が 優 先 的 に 表 わ れ て い る こ と が わ か っ た 。 ま た 、 タ ン グ ス テ ン 箔 の 圧 延 集 合 組 織 は{ 1 0 0 } ( 1 1 0 )
で あ る こ と か ら 、 こ れ で 異 相 界 面 の 両 側 の 原 子 面 の 情 報 が 得 ら れ た こ と に な る 。 こ れ を も と に 異 相 界 面 の 原 子 マ ッ チ ン グ の 様 子 を 調 べ た も の が 図3 . 1 4
で あ る 。 こ の 図 よ りW
の( 1 1 0 )
方 向(圧延方向)とCu
の (1 1 1 )
方 向 を 一 致 さ せ る と 原 子 マ yチ ン グ に 明 ら か な 異 方 性 の あ る こ と が わ か る 。 こ の 異 方 性 が 試 験 片 (a )
と試〆
500μm
図 3.13異 相 界 面 近 傍 の 銅 相 の 透 過 電 子 顕 微 鏡 写 真
験 片 (b)の 界 面 す べ り に 大 き な 差 を 生 じ さ せ た 可 能 性 が 強 い 。 し か し 、 本 研 究 で は 界 面 に お い て
w
箔と Cu箔 が こ の よ う な 方 向 性 を 持 っ て い る と い う 確 証 は 得 ら れ な か っ た 。 原 子 マ ッ チ ン グ の 異 方 性 に よ る 強 度 の 違 い に つ い て は 、 単 結 品 を 用 い て 精 綴 に 接 合 さ れ た 界 面 に よ る 実 験 が 必 要 で あ ろ う が 、 今 後 の 課 題 と し た い 。 し か し 、 本 研 究 で 界 面 構 造 設 計 の 重 要 性 が 示 唆 さ れ た も の と 思 わ れ る 。3.4 結論
銅ータングステン人工積層複合材料を、 773Kから 1073I(の 温 度 範 囲 で 、 種 々 の 初 期 ひ ず み 速 度 範 囲 と 応 力 範 囲 で の 定 速 度 圧 縮 試 験 と 定 荷 重 圧 縮 ク リ ー プ 試 験 を 行 い 、 そ の 高 温 変 形 挙 動 に つ い て 、 界 面 拘 束 に よ る 強 化 の 機 構 の 検 討 お よ び 異 相 界 面 の 微 細 構 造 と 界 面 す べ り と を 関 連 付 け た 検 討 を 行 い 、 以 下 の 結 論 を 得 た 。
1 . 高 温 圧 縮 試 験 に よ り 、 異 相 界 面 に か か る せ ん 断 応 力 と タ ン グ ス テ ン の 圧 延 方 向 と が 垂 直 の 場 合 と 、 平 行 の 場 合 と で 、 複 合 材 料 の 強 度 に 大 き な 差 の あ る こ と が 知 ら れ た 。 垂 直 な 場 合 に は 、 変 形 と と も に 変 形 応 力 は い っ た ん 上 昇 す る が 、 そ の 後 急 激 に 低 下 す る の に 対 し 、 平 行 な 場 合 に は そ の よ う な 低 下 は 生 じ な い 。
2. 界 面 の そ の 場 観 察 に よ り 、 強 度 の 低 下 は 異 相 界 面 す べ り に よ る ことがわかった。また、 1の 結 果 と 界 面 近 傍 の 構 造 の 観 察 か ら 、 異 相 界 面 す べ り は 界 面 構 造 の 制 御 に よ り 阻 止 で き る 可 能 性 の あ る こ と が示唆された。
3.界 面 す べ り が 抑 制 さ れ て い る と き 、 本 複 合 材 の 高 温 変 形 挙 動 は 、 界 面 で 拘 束 を 受 け た 銅 相 の 変 形 と し て 理 解 で き 、 そ の 場 合 の 強 度 は
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Cu{211}
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