Nob-mgvω』00」nLポN.0
0
0 15 20 25
Grain size， d /μm 5 10
Fig.3.14 Rclation bctwccn t'crritc grain size and O.2�) proof stress in ultra-fine graincd bulky iron.
ここでKは転位の性質に依存した定数で0.72---1の伯3 τiはフランク ・ リード泌を日勤させるのに史する応力である. ここでは取り扱いをffi'f
qí_
にするために3市lii JIlll純作をDとしてx=0/2， τ〉τiとすれば3 式(3.3) は次のようになる.
n= KD τ/(Gh) (3.4 )
また3米libirlに集rj 1する応))τgはτg=n τでうえられ3 τgがある111JYTL の応ノJτ*を越えたときにマクロな降伏が起こると与-えれば， 降伏必皮
τyは次式で与えられる.
τy= (G bτ* /K)O.5 ・0-0.5
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・(3.5 )
この式の比例定数JJjは， H川l-Pc tchの関係でロッキングパラメータと n子ばれるもので3 材料や梢造などに依存した定数と考えることができる.結品粘微細化の限界をII�椛に予測 することは難しいが， (3.4)式で料w に�1fl1Ùする転位の数nが1になるときの粒径をHall-Pctchの関係が成立す る陥w純作o minと仮定す ればョ 式(3.4)と(3.5)で， n = 1 ， τy= τと おくと次式が得られる.
Dmin =Gb/(Kτ* ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (3.6 ) τ*の仙としては， σ0.2今2τ*として， 前抱Fig. 3.13の図中に示した鉄
のロッキングパラメータの伯(0.0006GPa . m -0.5)と式(3.5)の比較によ りτ*= 3.2---4.50Pa ( K= 0.72---1)の仙が得られる. ゆえにョ Dminの値 としては4 ---9nmのイlI'iになることが予怨される. そして3 この場合の臨界降伏強度は， Fig.3.13rjrの式にo millの値を代入して概算すると7.5 ---9. 6G Paとなり3 硬さでは，
Fig.3.15に示したσ0.2(0
Pa)= 0.003HVの 関係式より， HV 2500 ---3200に達するものと推察される. しかし3 この よう な臨界約作に近いところまでがj J13粒を小さくすると3 強度が頭打ち になったり(1 5) ， あるいは逆に強度が低下する逆Hall-Pet chの関係(16)が刷れ てくるよ うになる 夫夫夫� I際燦3 アトライ夕一を月用]い た欽のMMでで、は約
6何nmまで命れ結J山川i1j泊lJ占!lνj打記[JlU怖I�
あり(い1タη)， このMIは 仁述の臨界硬度よりもかなり小さい. つまり3 前章で 示したような 25nm粍度(便さ; H v9 50 ， 耐力三子30Pa (推定) )までの 領域では3 欽の強度はHall-Pc tchの関係で予測できるが， 臨界結晶粒径 に近い領域おいては，
1)
粒界層の 体積率が数十vol
%程度になるのでさ4
v H V八円。 nJι ハU
\ … σ ρ
qu c止 の
、.._
。
2 1
ωωωおωω=ωcωト
00 1 00 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Vickers hardness
Fig.3.15 RcIation bctwじじn Vìckcrs hardncss and tcnsilc stress in iron.
ら に粒界)汗の特竹を考慮、に入れた強化機構を考える必要があ る， 2)宅 ねでの粒界すべりのI1J能t'l:を検討す る必要があるといった問題点も生ず るの で， fìそ純にH川トPc t ch J!lJで強化機材liを説明できなくなるものと山わ れる.
3. 7 */1
ナノれlj川市Il織をイjするMM-Fじ粉について， MM -Fc粉の紋密化サt 1UJを
，VrrÛ
fiして川化 成形条件を併f{ιした後3 何られたバルク欽の組織と機械的'1\'1:買を調子町
・検討したがj;，n， 以下の結論を得た.
( 1
)数卜nmのナノ命llj品粒をイIす るMM-Fc粉を熱rf日正延法に より約923KでIr1íl化成形すると3 、|え均結JiJ1粘任0.18μmの趨 微細 結品粒組織を布 するバルク欽を仰ることができる. このようなバルク欽では3 α-γfU変 態にともな ってr�lfrlの急激な粒成長が起こるが3 α-γ変態点以下では3 必地r!Iに微調11に分散した般化物粒子による粒界ビンニング効果によって1 μm 以下の超微細]1なα-Fc粒組織が安定に保持される.
( 2 ) MM -Fcバル
ク材の 強度は3 結品粒符が0.18'"'"' 1μmの範囲おいて3H