博 士 学 位 論 文
析 出 強 化 型
Cu-Cr-Zr 系 合 金 の
耐熱性改善に関する研究
2014 年
宇 都 宮 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科
シ ス テ ム 創 成 工 学 専 攻
江 口
逸 夫
目
次
第 1 章 序 論 1.1 は じ め に ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 1 1.2 高 強 度 ・ 高 導 電 性 銅 合 金 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 2 1.3 C u-C r 系 お よ び C u - C r- Zr 系 合 金 に 関 す る 過 去 の 研 究 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 3 1 . 3 . 1 析 出 相 と 析 出 挙 動 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･3 1 . 3 . 2 恒 温 変 態 曲 線 （T- T- T 曲 線 ） ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 4 1 . 3 . 3 高 温 特 性 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･5 1 . 3 . 4 復 元 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･6 1 . 3 . 5 再 結 晶 お よ び 集 合 組 織 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･6 1 . 3 . 6 微 量 添 加 元 素 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･7 1.4 再 結 晶 後 の 結 晶 粒 成 長 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 9 1 . 4 . 1 結 晶 粒 成 長 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･9 1 . 4 . 2 正 常 結 晶 粒 成 長 と 異 常 結 晶 粒 成 長 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 0 1.4. 3 放 物 線 結 晶 粒 成 長 速 度 論 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 0 1 . 4 . 4 結 晶 粒 成 長 の 位 相 幾 何 学 （t o p o l o g y） 的 解 釈 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 1 2 1.5 本 研 究 の 目 的 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 1 3 1.6 本 論 文 の 構 成 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 1 4 参 考 文 献 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 5 第 2 章 析 出 強 化 さ れ たC u - C r- Zr- A g 合 金 の 復 元 中 に お け る 粒 成 長 に 及 ぼ す A g 濃 度 の 影 響 2.1 緒 言 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 4 3 2.2 実 験 方 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 4 3 2 . 2 . 1 供 試 材 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･4 3 2 . 2 . 2 焼 な ま し 方 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･4 3 2 . 2 . 3 結 晶 粒 度 測 定 方 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･4 32 . 3 . 1 焼 な ま し 前 後 の 金 属 組 織 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･4 5 2 . 3 . 2 焼 な ま し 時 間 と 結 晶 粒 度 の 関 係 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･4 7 2 . 3 . 3 A g 濃 度 と 結 晶 粒 成 長 指 数 の 関 係 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 47 2 . 4 小 括 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 4 8 参 考 文 献 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･4 9 第 3 章 C u-C r- Zr 系 合 金 の 結 晶 粒 成 長 過 程 に おけ る結 晶 方 位 と 対 応 粒 界 に 及 ぼ す A g 添 加 の 影 響 3.1 緒 言 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 6 4 3.2 実 験 方 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 6 4 3 . 2 . 1 供 試 材 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･6 4 3 . 2 . 2 電 子 線 後 方 散 乱 回 折 （E B S D ） 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 6 4 3.3 実 験 結 果 お よ び 考 察 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 6 5 3 . 3 . 1 E B S D 解 析 結 果 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 65 3.4 小 括 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 6 8 参 考 文 献 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･6 9 第 4 章 C u-C r- Zr- A g 合 金 の 復 元 中 に お ける 結 晶 粒 成 長 過 程 に 及 ぼす A g 添 加 の 影 響 4.1 緒 言 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 8 9 4.2 実 験 方 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 8 9 4 . 2 . 1 導 電 率 測 定 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･8 9 4 . 2 . 2 修 正 さ れ た N o r d h e i m 則 に よ る C r 固 溶 量 の 解 析 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 90 4 . 2 . 3 走 査 型 電 子 顕 微 鏡/ エネル ギー 分 散 型 X 線 分 光 分 析 （S E M / E D S ） に よ る C r 固 溶 量 の 定 量 分 析 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 90 4.3 実 験 結 果 お よ び 考 察 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 9 0
4.4 小 括 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 9 6 参 考 文 献 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･9 7 第 5 章 C u-C r- Zr- A g 合 金 の 復 元 中 に お け る 機 械 的 性 質 に 及 ぼ す A g 添 加 の 影 響 5.1 緒 言 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 1 0 6 5.2 実 験 方 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 1 0 6 5 . 2 . 1 供 試 材 の 製 作 方 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 0 6 5 . 2 . 2 焼 な ま し 方 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 0 6 5 . 2 . 3 硬 さ 試 験 方 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 0 7 5 . 2 . 4 引 張 試 験 方 法 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 0 7 5.3 実 験 結 果 お よ び 考 察 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 1 0 7 5 . 3 . 1 焼 な ま し 後 の 機 械 的 性 質 に 及 ぼ す A g 添 加 の 影 響 ･ ･ ･ ･ ･ 1 0 7 5 . 3 . 2 長 時 間 側 の 焼 な ま し 後 の 強 度 増 加 量 に 及 ぼ す A g 濃 度 の 影 響 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 0 9 5 . 3 . 3 復 元 中 に お け る C r 析 出 相 体 積 率 と 0 . 2 %耐 力 の 関 係 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 109 5 . 3 . 4 機 械 的 性 質 に 及 ぼ す A g の 効 果 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 1 1 0 5.4 小 括 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 1 1 2 参 考 文 献 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 1 3 第 6 章 総 括 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 2 4 本 研 究 に 関 す る 掲 載 論 文 と 口 頭 発 表 論 文 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 2 7 謝 辞 ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･1 2 9
Chapter 1
第
1 章 序 論
1.1 はじめに 最 近 、 機 械 や 装 置 類 の 高 出 力 ・ 高 効 率 化 に と も な い 、 銅 合 金 の 使 用 環 境 は 高 温 お よ び 高 負 荷 側 に シ フ ト し て い る 。 高 強 度 ・ 高 導 電 性 で 耐 熱 性 に 優 れ た 析 出 強 化 型 銅 合 金 の C u-C r 系 合 金 は 、1 9 2 7 年 に M . G. C o r s o n が 銅 の 強 化 方 法 の 1 つとし て提 案 し た も の [ 1 ] で ある 。 この 合 金 は 、そ の 優 れ た 特 性 か ら 様 々 な 産 業 分 野 で 活 用 さ れ て い る 。 代 表 的 な 用 途 は 抵 抗 溶 接 用 の 電 極 材 料 、 遮 断 器 な ど の 接 点 材 料 、 電 子 機 器 や 航 空 機 の 配 線 な ど の 導 電 材 で あ る 。 ま た 、 発 電 機 用 タ ー ビ ン 軸 受 け の 裏 金 材 、 ス パ ッ タ リ ン グ 用 の タ ー ゲ ッ ト を 固 定 す る バ ッ キ ン グ プ レ ー ト 、 国 際 熱 核 融 合 炉 I T E R ダ イ バ ー タ の ヒ ー ト シ ン ク [ 2 , 3] や 、 か ご 形 三 相 誘 導 電 動 機 の ロ ー タ ー バ ー や エ ン ド リ ン グ な ど 、 機 械 的 性 質 や 熱 伝 導 性 を 活 か し た 構 造 材 と し て も 利 用 さ れ て い る 。 国 際 熱 核 融 合 炉 I T E R とダイ バ ータ の 外 観 図 を F i g . 1-1 に 示 す。ダ イ バ ータ は 第 1 壁 ／ ブ ラ ン ケ ッ ト を 含 む 炉 内 機 器 の 中 で 最 も 高 い 熱 負 荷 を 受 け 、 定 常 時 に は 最 大 1 0 M W / m2、 非 定 常 時 に は 最 大 2 0 M W / m2に 達 す る[ 2 ] 。 こ の た め 、 I T E R ダ イ バ ー タ に は 非 常 に 高 い 除 熱 性 能 が 要 求 さ れ 、 高 熱 伝 導 性 の 材 料 を 組 み 合 わ せ た 構 成 と な っ て い る 。 特 に 外 側 垂 直 タ ー ゲ ッ ト は 、 こ れ ま で の ト カ マ ク の 実 験 に よ り 、 定 常 的 に 入 射 す る 熱 負 荷 の 観 点 か ら 、 ダ イ バ ー タ を 構 成 す る 高 熱 負 荷 受 熱 機 器 の 中 で 最 も 厳 し い 熱 負 荷 を 受 け る と 共 に 、ELM （ E d g e L o c a l i z e d M o d e ） の よ う な 過 渡 的 な 高 熱 負 荷 も 入 射 す る こ と が 分 か っ て お り 、 高 い 耐 熱 性 お よ び 信 頼 性 を 求 め ら れ て い る 。 こ の た め 、 冷 却 管 の 構 造 材 は ITER グ レ ー ド の C u - C r- Zr 合 金 が 採 用 さ れ て い る[ 2 ] 。 一 般 に C u -C r お よ び C u -C r- Zr 合 金 は 溶 体 化 処 理 と 時 効 処 理 に よ り 所 定 の 機 械 的 性 質 や 導 電 率 を 得 た 状 態 の ま ま 使 用 さ れ る 。 し か し 、 ダ イ バ ー タ や 電 動 機 の ロ ー タ ー 導 体 は 組 立 て ら れ る 過 程 で ろ う 付 け や H I P と い っ た 冶 金 学 的 に 接 合 す る 構 造[ 2 ‐ 5] と な っ て い る 。 こ の た め 、 高 強 度 ・ 高 導 電 性 銅 合 金 に は 常 温 で の 機 械 的 性 質 や 析 出 強 化 処 理 後 を も 含 め た 耐 熱 性 、 あ る い は 組 織 の 安Chapter 1 1.2 高 強 度 ・ 高 導 電 性 銅 合 金 機 器 の 大 容 量 ・ 小 型 ・ 高 集 積 化 に と も な い 、 使 用 材 料 の 小 断 面 積 化 が 進 み 、 従 来 か ら 使 用 さ れ て き た 純 銅 系 材 料 で は 強 度 ・ 耐 熱 性 と も 不 十 分 で あ り 、 C u 合 金 の 重 要 度 が 増 加 し て い る [ 6 ] 。 合 金 化 の 方 向 は 固 溶 型 の 稀 薄 合 金 （C u- A g 系 、C u -S n 系 、 C u - Zn 系 ） 、 析 出 型 合 金 （C u-C r 系 、C u - Zr 系 、C u- B e 系 、C u -Ni -S i 系 ） と 析 出 型 合 金 に S n 、 Zn な ど の 固 溶 元 素 を 添 加 し た 析 出 ・ 固 溶 型 合 金 に 分 類 さ れ る 。 こ こ で は 高 強 度 ・ 高 導 電 性 銅 合 金 と し て 研 究 対 象 に し て い る 各 種 の 析 出 型 合 金 の 特 徴 を 概 観 す る 。 C u-C r 系 や C u -C r- Zr 系 合 金 は そ れ ぞ れ C 1 8 2 0 0 お よ び C 1 8 1 5 0 とし て 使 用 さ れ 、 純 銅 と 比 較 し て 高 い 強 度 と 耐 熱 性 を 有 し て い る[ 7 ] 。 導 電 率 は 純 銅 よ り も 劣 る も の の 80％ I A C S 程 度 が 一 般 的 で あ る 。 こ の 特 徴 を 活 か し 、 前 項 で 述 べ た 用 途 の 他 に ロ ケ ッ ト ノ ズ ル と し て も 評 価 さ れ て い る[ 5 ] 。 C u- Zr 系 合 金 は 耐 熱 性 導 電 用 銅 合 金 と し て 探 索 さ れ た 合 金 で 、 1 9 5 7 年 H o d g e や D i e s が Z r を C u に 微 量 添 加 し た 合 金 は 時 効 性 が あ る こ と、 そ し て 時 効 後 は 軟 化 温 度 が 高 く 、 か つ 比 較 的 高 い 導 電 性 が あ る こ と を 報 告 し て い る 。 丸 田 は 、C u- 0 . 1 9 m a s s % Z r 合 金 に つ い て 調 べ た 結 果 、 半 軟 化 温 度 は 6 1 3ºC で 硬 銅 の 240 ºC よ り も 高 く、 優 れた 耐 熱 性 を 持 つ とし て い る[ 8 ] 。近 年 、 村 松 ら は 、 銅 鋳 型 鋳 造 法 で 作 製 し た C u-4 お よ び 5 a t % Z r 合 金 丸 棒 材 を 減 面 比 で 加 工 度 5 . 9 以 上 の 強 伸 線 加 工 す る こ と に よ り 、 引 張 強 さ 2 . 2 G P a の 線 材 を 開 発 し た 。 強 化 機 構 は-C u 相 に 生 成 す る 変 形 双 晶 、 と Cu9Zr2 化 合 物 相 の ナ ノ 層 状 化 な ど に よ る 相 乗 効 果 と 推 察 で き る と 報 告 さ れ て い る[ 9 ] 。 C u- B e 系 合 金 は 通 称 ベ リ リ ウ ム 銅 と 呼 ば れ 、 析 出 硬 化 型 の 代 表 的 な ば ね 材 料 で あ る 。 析 出 硬 化 が 著 し い こ と か ら 多 く の 研 究 者 に よ っ て 調 査 さ れ た[ 6 , 10] 。 800º C 付 近 か ら 急 冷 し て溶 体 化 処 理 を 行 い 、 冷 間 加 工 後 2 7 5 ~ 3 4 5 ºC 、 2 時 間 程 度 の 析 出 処 理 を 施 す こ と に よ り 高 導 電 ば ね 材 料 と し て 優 れ た 特 性 を 示 し 、 回 路 基 板 用 コ ネ ク タ な ど に 多 用 さ れ て い る 。
Chapter 1 C u-3 m a s s % N i -0 . 6 5 m a s s % S i -0 . 1 5 m a s s % M g （ C 7 0 2 5 0 ） [ 1 6 ] ま で 拡 大 し て い る 。 近 年 は 健 康 や 環 境 へ の 配 慮 か ら ベ リ リ ウ ム 銅 の 代 替 材 と し て の 利 用 も 広 が り つ つ あ る 。 従 来 は 射 出 成 型 用 金 型 と し て ベ リ リ ウ ム 銅 が 使 用 さ れ て い る が 、 最 近 は 高 N i + S i 含 有 の コ ル ソ ン 系 合 金 が 代 替 と し て 適 用 さ れ 、 更 な る 高 強 度 化 を 指 向 し た 研 究[ 1 7 ] も な さ れ て い る 。 1.3 C u-C r 系 お よ び C u- C r- Zr 系 合 金 に 関 す る 過 去 の 研 究 前 述 の 通 り 、C u-C r 系 合 金 は 析 出 強 化 型 合 金 の 1 つ で あ る 。 1 9 2 7 年 C o r s o n に よ り 銅 の 強 化 法 と し て提 案 さ れ てか ら 現 在 に 至 る ま で 、 広 い 範 囲 に わ た っ て 研 究 さ れ て い る 。 こ こ で は 研 究 主 題 で も あ る C u -C r 系 お よ び C u -C r- Zr 系 合 金 の 耐 熱 性 に 関 連 す る 国 内 外 の 研 究 に つ い て 述 べ る 。 1 . 3 . 1 析 出 相 と 析 出 挙 動 C u-C r 合 金 の 時 効 過 程 か ら 析 出 挙 動 が 研 究 さ れ て い る 。 土 井 [ 1 8 ] や 西 川 ら [ 1 9 ] は 約 1m a s s % C r の C u-C r 合 金 の 析 出 過 程 は 、 ほ と ん ど 均 一 な 核 形 成 に 基 づ く 連 続 析 出 で あ る と 報 告 し て い る 。 鈴 木 ら の グ ル ー プ[ 2 0-2 4] は 初 期 時 効 現 象 を 熱 処 理 条 件 と の 関 係 を 主 と し て 比 抵 抗 測 定 に よ り 詳 し く 検 討 し た 。 そ の 結 果 、3 0 0 ~ 4 0 0° C で 時 効 す る と 初 期 （3 0 秒 以 内 ） に 著 し い 比 抵 抗 の 減 少 が 認 め ら れ た 。 こ の 現 象 は 低 温 時 効 ほ ど 、 ま た 溶 体 化 温 度 が 上 昇 す る ほ ど 、 そ し て 過 飽 和 度 が 増 加 す る ほ ど 大 と な っ た 。 こ の 原 因 は 時 効 初 期 に お け る C r ク ラ ス タ の 形 成 に あ る と さ れ 、4 5 0 ~ 5 0 0° C 時 効 で は 一 時 的 な 比 抵 抗 の 増 加 が 見 ら れ 、 高 温 時 効 ほ ど 明 瞭 と な る 。 こ れ は 焼 入 れ 中 に 形 成 さ れ た C r ク ラ スタ の 復 元 に よ る と 報 告 し て い る[ 21, 22] 。 鈴 木 や 菅 野 ら[ 23 , 2 4] は C u -C r- Zr 合 金 の 時 効 組 織 や 析 出 挙 動 を 研 究 し 、 析 出 強 化 後 の 低 温 お よ び 高 温 の 強 度 が 各 2 元 合 金 よ り 優 れ る の は 、 同 一 時 効 条 件 下 で 2 元 合 金 よ り も C r 析 出 物 が 細 か く 、 分 布 が 密 で 、 そ の 量 が 多 い た め と と 報 告 し て い る 。 特 に 加 工 材 で よ り 耐 熱 性 が 優 れ る の は 、C u3Zr 相 の セ ル 壁 上 析 出 に よ り 加 工 組 織 が 安 定 化 さ れ る た め 、 高 温 強 度 が 低 下 し に く い と 報 告 し て い る 。 最 近 で は 、 銅 中 の C r 析 出 物 を 原 子 ス ケ ー ル で 調 査 し た 興 味 深 い 報 告 が あ る[ 2 5 ] 。C h b i h i ら は 銅 中 の C r 析 出 物 の 初 期 段 階 を 原 子 ス ケ ー ル で
Chapter 1 た 商 用 合 金 C u -1 C r-0 . 1 Z r（ w t . %） か ら 得 ていた 。 ナノ ス ケー ル の 析 出 物 は 異 な る 形 状 （ 球 体 、 板 お よ び 楕 円 体 ） を 示 し た 。F i g . 1-2 は 713 K で 10 時 間 時 効 し た 試 料 の T E M 像 と 3 種 類 の 異 な る 析 出 物 を 示 す 。 ま た 、 F i g . 1 -3 に S TEM に よ る 分 析 結 果 を 示 す 。 球 体 は サ イ ズ が 最 も 小 さ く 、3 0 ~ 6 0 a t . % の C r を 含 有 し て い る 。 こ れ ら は f c c 構 造 に 整 合 な 粒 子 で あ る 。 F i g . 1-4 は 3 次 元 の C r 密 度 を 表 す A P T データ を 示 す 。 F i g . 1 - 5 は A P T で 分 析 さ れ た 異 な る 3 種 類 の 析 出 物 の 寸 法 の は ら つ き を 示 す 。 楕 円 体 の 析 出 物 は 球 体 よ り も 体 積 が 少 し 大 き い 。 C r 含 有 量 は よ り 高 い 値 （6 0 ~ 8 0 a t . % 間 ） を 示 し 、NW （ N i s h i y a m a -Wassermann） -OR （O r i e n t a t i o n -R e l a t i o n s h i p s ） の b c c 構 造 の 析 出 物 に 帰 す る 。 板 状 析 出 物 は サ イ ズ が 最 も 大 き く 、 一 番 高 い C r 含 有 量 （8 5 ~ 1 0 0 a t . %）を 示 し た 。し か し 、 ほ と ん ど の 析 出 物 は 状 態 図 か ら 予 想 さ れ る 純 C r で は 決 し て な い 。 こ れ ら は KS （K u r d j u m o v-S a c h s ） -OR の b c c 構 造 の 析 出 物 で あ っ た 。 代 表 的 な 析 出 物 を 3 次 元 で 再 構 築 し た 結 果 と 析 出 物 の 線 分 析 結 果 を F i g . 1 - 6 に 示 す 。 また 、析 出 物 の C r 濃 度 を サ イ ズ の 関 数 で 整 理 し た 結 果 を F i g . 1 - 7 に 示 す 。 古 典 的 な核 生 成 理 論 を 使 う と 、f c c 構 造 の 核 生 成 障 壁 は b c c 構 造 よ りも か なり 低 い こ とが 確 認 さ れ た 。 し か し な が ら 、 古 典 的 な 理 論 でf c c 構 造 の 析 出 物 内 を A P T で 測 定 し た 高 濃 度 の C r は 計 算 で きな い 。従 っ て、 弾 性 およ び 界 面 エネル ギーを 取 り 入 れ て 非 古 典 的 な 理 論 を 適 用 し た 。F i g . 1-8 は C u -C r 系 合 金 の f c c お よ び b c c の 自 由 エ ン タ ル ピ ー 曲 線 を 示 す 。F i g . 1 - 8 より、約 45 a t . % C r の 析 出 物 組 成 が 核 生 成 障 壁 を 最 小 化 す る こ と を 確 認 し た 。 こ の 場 合 、 核 成 長 の 段 階 で 析 出 物 は bcc 構 造 へ 変 化 し 、C r 濃 度 は 徐 々 に 増 加 す る と 報 告 し て い る 。 1 . 3 . 2 恒 温 変 態 曲 線 （T-T- T 曲 線 ） 析 出 強 化 型 合 金 は 溶 体 化 処 理 の 冷 却 速 度 が 遅 い と 室 温 で 過 飽 和 固 溶 体 を 得 る こ と が で き な い 。 こ の 場 合 、 時 効 硬 化 性 は 著 し く 劣 る こ と が 知 ら れ て い る 。 こ の た め 、 溶 体 化 処 理 温 度 か ら の 冷 却 速 度 が 時 効 硬 化 性 に 及 ぼ す 影 響
Chapter 1 入 れ 性 を 調 べ た 。 そ の 結 果 、 高 温 側 （8 0 0 ~ 8 5 0ºC ） と 低 温 側 （ 500 ºC ） に ノ ー ズ が 存 在 す る型 曲 線 、 高 温 側 ノ ー ズ に 掛 か る と 十 分 な 析 出 強 化 は 得 ら れ な い と 報 告 し て い る[ 2 7 , 28 ] 。鈴 木 ら は 恒 温 処 理 試 験 に よ る T-T- T 曲 線 と普 通 の 水 焼 入 れ と 時 効 の 場 合 の 擬 T-T- T 曲 線 も 検 討 し 、 そ れ ぞ れ に 対 応 す る 時 効 組 織 を 調 べ た 。 そ の 結 果 、T- T- T 曲 線 は型 となっ た 。この場 合 も 高 温 側 のノーズに 掛 か れ ば 不 均 一 析 出 を 生 じ る た め 、 時 効 処 理 の 際 に 析 出 量 減 少 に つ な が る 。 普 通 の 熱 処 理 を 行 っ た 擬 T-T-T 曲 線 は C 型 と なっ た と 報 告 し て い る[ 29, 3 0] 。 F i g . 1- 9 に 熱 処 理 条 件 を 示 す 。 また 、 F i g . 1- 10 お よ び F i g . 1- 11 は そ れ ぞ れ T-T-T 曲 線 と 擬 T- T- T 曲 線 の 一 例 を 示 す 。 近 年 は 、C u- C r- Zr 合 金 に 対 し て 、 析 出 強 化 処 理 後 の H I P 加 工 で 溶 体 化 処 理 と 時 効 処 理 に 相 当 す る 熱 処 理 を 行 い 、 機 械 的 性 質 を 確 保 す る た め の 取 組 み を M e r o l a ら や 、 青 木 ら が 行 い 報 告 さ れ て い る[ 3 1 , 32] 。 青 木 ら は 、 900 ºC か ら 不 均 一 析 出 を 抑 え 、 所 定 の 強 度 を 得 る た め に は 、 臨 界 冷 却 速 度 は 1 K / s e c 以 上 の な る べ く 早 い 焼 入 れ が 望 ま し い と 報 告 し て い る [ 3 2 ] 。 1 . 3 . 3 高 温 特 性 C u-C r 系 お よ び C u- C r- Zr 系 合 金 は 特 性 上 、 熱 負 荷 を 受 け る部 位 に 使 用 さ れ る こ と が 多 い 。 析 出 強 化 型 合 金 は 時 効 温 度 付 近 ま で 加 熱 さ れ る と 析 出 物 の 凝 集 ・ 成 長 が 進 行 す る 。 そ し て 、 析 出 物 の 数 密 度 の 低 下 に と も な い 、 析 出 強 化 能 は 小 さ く な る 。 こ の た め 、 合 金 を 加 熱 中 、 ま た は 加 熱 後 の 現 象 や 機 械 的 性 質 と そ の 組 織 が 検 討 さ れ て い る 。 土 井 はC u -C r 合 金 の 焼 鈍 軟 化 性 や 高 温 強 度 に 及 ぼす C r 含 有 量 の 影 響 を 調 べ た 。0 . 1 0 m a s s % C r は 約 3 0 0ºC 、0 . 2 9 m a s s % C r 以 上 は 約 4 0 0ºC で 軟 化 し 始 め る と 報 告 し て い る[ 3 3 ] 。 永 井 ら は C u -C r 、C u- Zr お よ び C u-C r- Zr 合 金 の 析 出 物 が 再 結 晶 過 程 に ど の よ う な 影 響 を 及 ぼ す の か 検 討 し た 。 焼 な ま し 温 度 が 高 温 （700 ºC ） に な る と 析 出 物 は 成 長 し た 。 再 結 晶 お よ び 粒 成 長 に 及 ぼ す 析 出 物 の 影 響 、 す な わ ち 、 粒 界 上 へ の 析 出 や 粒 界 移 動 の 際 、 粒 界 に 析 出 物 が 再 固 溶 後 に 再 析 出 す る こ と な ど が T E M 観 察 に よ り 明 ら か に し た 。 ま た 、 こ れ ら 合 金 の 再 結 晶 挙 動 を 研 究 し た 結 果 、 再 結 晶 過 程 を 抑 制 す る よ う な 微 細 析 出 物 は 、 溶 媒 元 素 に 対 し 最 大 固 溶 度 が 小 さ い 溶 質 原 子 を 添 加 し た 場 合 に 生 成 す
Chapter 1 ば れ る 現 象 が 知 ら れ て い る 。 こ の た め 、 使 用 時 は も ち ろ ん の こ と 、 素 材 製 作 の 過 程 で 熱 間 塑 性 加 工 を 行 う 場 合 は 注 意 を 払 う 必 要 が あ る 。 鈴 木 ら は C u -C r 合 金 に つ いて 中 間 温 度 脆 性 現 象 の 確 認 を 行 い 、5 0 0º C 付 近 で 著 し く 脆 化 し た と 報 告 し て い る 。 こ の 現 象 は 粗 粒 ほ ど 顕 著 に 現 れ 、 脆 性 時 の 破 壊 様 式 は 粒 界 割 れ と し て い る[ 3 5] 。 F i g . 1 -12 に 一 般 的 な熱 処 理 を 施 し た C u-1 . 0 m a s s % C r 合 金 の 引 張 強 さ と試 験 温 度 の 関 係 を 示 す 。 F i g . 1 -13 は 時 効 処 理 温 度 を 500 ºC ~ 700º C と 変 化 さ せ た 場 合 の 引 張 強 さ と 試 験 温 度 の 関 係 を 示 す 。 黒 柳 ら は 室 温 か ら 850º C ま で の 焼 鈍 軟 化 特 性 や 室 温 か ら 300º C ま で の 高 温 特 性 を 調 べ 、8 5 0ºC ま で は 結 晶 粒 の 粗 大 化 は 認 め ら れ な い と 報 告 し て い る[ 36] 。 1 . 3 . 4 復 元 復 元 と は GP ゾ ー ン お よ び （ 整 合 な ） 準 安 定 相 が 、 あ る 臨 界 温 度 以 上 に 加 熱 さ れ た 場 合 に 不 安 定 に な っ て 再 固 溶 さ れ 、 過 飽 和 固 溶 体 の 状 態 が 再 び 得 ら れ る 現 象 で あ る[ 37] 。 硬 さ や 導 電 率 の 低 下 が 引 き 起 こ さ れ る た め 、 析 出 強 化 型 合 金 の 耐 熱 性 と 関 連 が 深 い 。C u-C r 系 や C u-C r- Zr 合 金 の 復 元 に 関 す る 報 告 を 以 下 に 述 べ る 。 西 川 ら 、 お よ び 鈴 木 ら は C u -C r 合 金 や C u-C u - Zr 合 金 に 対 し て 復 元 の 確 認 を 行 っ た[ 19, 21, 38 - 40] 。 鈴 木 ら は 3 0 0 ~ 5 0 0ºC の 範 囲 で 時 効 処 理 を 施 し た 試 料 に 対 し 、3 5 0 ~ 6 0 0 º C の 間 で 復 元 を 確 認 し た 。復 元 率 と 復 元 お よ び 時 効 温 度 と の 関 係 を F i g . 1- 1 4 に 示 す。 復 元 に 対 す る 臨 界 時 効 温 度 は 無 く 、時 効 条 件 が 一 定 な ら ば 、 復 元 温 度 が 高 い ほ ど 復 元 率 が 大 き く 、 よ り 短 時 間 で 最 大 復 元 率 を 示 す よ う に な る と 報 告 し て い る[ 3 9] 。 1 . 3 . 5 再 結 晶 お よ び 集 合 組 織 多 結 晶 材 料 は 圧 延 や 引 抜 き な ど の 冷 間 加 工 を 強 く 行 う と 、 特 定 の 優 先 方
Chapter 1 形 で 影 響 す る の か 検 討 し た 。Fig. 1 -15 は C u-C r- Zr 合 金 の 圧 延 集 合 組 織 で あ る 。 主 要 方 位 成 分 は(110)[1 1－2] （ ( 圧 延 面 ) [ 圧 延 方 向 ] ） で 表 わ さ れ 、 ほ ぼ 黄 銅 型 で あ る 。F i g . 1 -16 は こ の 合 金 を 600 ºC で 2 時 間 焼 な ま し た 場 合 の 再 結 晶 集 合 組 織 で あ る 。 方 位 は(110)[1 1－2] でそ の 場 再 結 晶 で あ る 。C r お よ び Zr が 原 子 的 な 大 き さ で 影 響 し 、 析 出 が 再 結 晶 後 に 起 き る 場 合 は 、 再 結 晶 集 合 組 織 は 銅 型 あ る い は 黄 銅 型 と な る は ず で あ る 。 こ の よ う に な ら な か っ た 理 由 と し て は 、 再 結 晶 前 に 微 細 析 出 が あ り 、 転 位 の す べ り 、 上 昇 運 動 、 粒 界 移 動 を 妨 げ て い る と 考 え ら れ る と 報 告 し て い る[ 4 1 ] 。 稲 数 ら の グ ルー プ は 、C u-C r- Zr 合 金 圧 延 板 の 加 工 熱 処 理 の 違 い に よ る 集 合 組 織 の 調 査 か ら 組 織 制 御 の 可 能 性 を 明 確 に す る 取 組 み や 、 集 合 組 織 の 変 化 と 機 械 的 性 質 の 関 連 に つ い て 検 討 し て い る 。 C r 量 の 多 い 合 金 は 少 な い も の よ り 、 集 合 組 織 の 集 積 度 は 多 少 低 い 。C r 添 加 量 の 増 加 に よ り 、9 7 3 K 以 下 の 焼 な ま し で は 、 析 出 ・ 再 結 晶 は 促 進 さ れ る 。 ま た 、 再 結 晶 集 合 組 織 は 全 焼 な ま し 温 度 域 （673~1173K ） で {011}<211> 方 位 成 分 が 消 滅 し 、 析 出 物 の 粗 大 化 に よ り 立 方 体 方 位 が 顕 著 に な る 。 ま た 、 冷 間 圧 延 材 お よ び 焼 な ま し 材 と も 0 . 2 % 耐 力 、 引 張 強 さ に お け る 異 方 性 と 集 合 組 織 の 間 に 相 関 関 係 が 認 め ら れ た と 報 告 し て い る[ 4 2 , 43] 。 また 、 圧 延 板 の 再 結 晶 挙 動 に 及 ぼ す 析 出 物 の 影 響 に つ い て 検 討 さ れ て い る[ 4 4 , 45] 。 F i g . 1 -17 は C u-0 . 8 % C r 合 金 圧 延 前 後 の T E M 写 真 を 示 す 。 F i g . 1 -1 8 は C u -0 . 8 % C r 合 金 圧 延 板 を 5 7 3 K で再 結 晶 し た 初 期 段 階 の T E M 写 真 を 示 す 。 圧 下 率 9 0 % の 高 加 工 材 で は 、 母 相 か ら の 核 形 成 ・ 成 長 が 支 配 的 に な る た め 、 典 型 的 な 純 金 属 型 圧 延 集 合 組 織 と<111> 軸 周 り の 回 転 関 係 を 有 す る 立 方 体 方 位 を 主 方 位 と す る 再 結 晶 集 合 組 織 が 得 ら れ た 。 一 方 、 圧 下 率 5 0 % の 低 加 工 材 の 再 結 晶 集 合 組 織 は ラ ン ダ ム 化 し た 。 こ れ は 主 と し て 第 2 相 粒 子 ま わ り で の 核 生 成 お よ び 成 長 が 支 配 的 に な る た め と 報 告 さ れ て い る[ 4 5 ] 。 1 . 3 . 6 微 量 添 加 元 素 C u-C r お よ び C u- C r- Zr 合 金 の 基 本 と な る 析 出 挙 動 を 調 べ る た め 、 時 効 過 程 お よ び 恒 温 変 態 曲 線 の 検 討 や 、 こ れ ら の 合 金 の 耐 熱 性 と 関 連 す る 復 元 、 再 結 晶 や 集 合 組 織 の 研 究 を 紹 介 し た 。 機 械 的 性 質 や 導 電 性 、 組 織 制 御 に 対 し て そ れ ぞ れ 適 し た 加 工 法 や 熱 処 理 条 件 な ど が 提 案 さ れ て い る 。
Chapter 1 合 金 に 関 す る 研 究 を 紹 介 す る 。 添 加 元 素 は 2 つ の グ ループ に 分 け る こ とが で き る 。1 つ は 常 温 でほ とん ど C u に 溶 解 度 を 持 た な い 元 素 で あ る 。 導 電 率 低 下 を 極 力 抑 え つ つ 、 析 出 強 化 の 改 善 も 期 待 さ れ る 。 こ れ ら に は 、F e 、 Ti 、 Be お よ び H f を 選 ん だ 研 究 が あ る[ 4 6- 50] 。 も う 1 つの グ ループ は 常 温 で C u に 固 溶 す る 元 素 で 、 析 出 挙 動 に 及 ぼ す S i 、S n お よ び A g 添 加 の 影 響 に つ い て 検 討 し た 研 究 が あ る[ 51 -5 6 ] 。 析 出 挙 動 や 析 出 相 の 微 細 化 に 成 果 が 確 認 さ れ た 固 溶 型 元 素 で あ る S n ま た は A g を 第 3 元 素 と し て 添 加 し た 研 究 を 紹 介 す る 。 上 城 ら の グ ル ー プ は C u-C r-S n 合 金 の 析 出 挙 動 を 明 ら か に す る た め 、 時 効 に と も な う 導 電 率 と 硬 度 の 変 化 を 測 定 し 、T-T-T 曲 線 を 描 い た 。S n の 添 加 量 が 増 す に 従 っ て 、8 5 0º C 付 近 で の 析 出 の 開 始 は 長 時 間 側 へ 移 動 し た が 、 500 ºC 付 近 で の 析 出 に 対 し て 、 影 響 は ほ と ん ど 見 ら れ な か っ た と 報 告 し て い る[ 5 2 ] 。S n の 添 加 に よ る 高 温 で の C r 析 出 の 抑 制 効 果 は 、S n が 粒 界 や転 位 線 上 に 偏 析 し て 、C r の 析 出 の 不 均 一 核 生 成 を 困 難 に す る こ と に あ る と 思 わ れ る 。 ま た 、 溶 体 化 処 理 を 省 い て も 高 い 硬 度 が 得 ら れ る の は 、 熱 間 圧 延 後 に 多 く 固 溶 し て い た C r に よ る 析 出 硬 化 量 の 増 加 と 転 位 に 偏 析 し た S n に よ る 残 留 加 工 硬 化 の 寄 与 の 重 畳 に 起 因 す る と 報 告 し て い る[ 52] 。 沢 田 ら は A g を 0 . 1 ~ 0 . 2 m a s s % 添 加 し た C u-C r 合 金 に つ い て 検 討 し た 。 冷 間 加 工 や A g 添 加 に よ る析 出 物 の 微 細 化 が C u -C r-A g 合 金 の 機 械 的 性 質 に 寄 与 し 、 非 加 工 材 に お い て も A g 添 加 に よ り長 時 間 時 効 に よ る 析 出 物 粗 大 化 抑 制 効 果 が 見 ら れ た と 報 告 し て い る[ 5 4] 。 渡 邊 ら は C u- 0 . 5 m a s s % C r 合 金 を 基 本 と し て 0 . 1 m a s s % A g 、 0 . 0 3 m a s s % 、 0 . 1 5 m a s s % Z r を それ ぞれ 添 加 し た 合 金 お よ び Ag と 0 . 1 5 m a s s % Z r を 複 合 添 加 し た 合 金 の 強 度 、 導 電 率 、 曲 げ 加 工 性 、 耐 応 力 緩 和 特 性 に 対 す る 添 加 元 素 の 効 果 を 組 織 学 的 に 検 討 し た[ 55 , 5 6] 。 ま た 、 本 合 金 系 の 強 度 向 上 を 目 的 と し て 試 料 に ECAP （E q u a l -C h a n n e l A n g u l a r P r e s s i n g） を 施 し た 後 、 熱 処 理 し た 試 料 を 用 い て 機 械 的 特 性 を 調 査 し た 。0 . 1 m a s s % A g の 添 加 に よ り 、 強 度 、 曲
Chapter 1 出 物 の 一 例 を 示 す 。 球 状 の 析 出 物 は C u 母 相 に 対 し て NW-O R の 関 係 を 持 つ b c c 構 造 の C r 相 で ある こ とが S e l e c t e d A r e a D i f f r a c t i o n P a t t e r n s ( S D A P s ) に よ る 解 析 で 示 さ れ た 。F i g . 1- 20 ( a ) お よ び ( b ) は 5 0 0ºC で 1 0 0 0 s 時 効 し た C u-0 . 5 m a s s % C r-0 . 1 5 m a s s % Z r 合 金 圧 延 材 の デ ィ ス ク 形 状 の 析 出 物 を 示 す 。 S D A P s の 解 析 か ら 、 こ の デ ィ ス ク 形 状 の 析 出 物 は C 1 5b構 造 のC u5Zr 相 と 同 定 さ れ た 。 F i g . 1- 2 1 は 20% の 冷 間 圧 延 後 に 5 0 0ºC で 2h 時 効 し た C u-0 . 5 m a s s % C r-0 . 1 5 m a s s % Z r 合 金 圧 延 材 の 転 位 上 の （ a ） C r 析 出 物 と （ b ） C u5Zr 析 出 物 を 示 す 。 1.4 再 結 晶 後 の 結 晶 粒 成 長 1 . 4 . 1 結 晶 粒 成 長 1 次 再 結 晶 後 の 結 晶 粒 成 長 と は 冷 間 加 工 を 受 け た 結 晶 粒 が 、 新 し い ひ ず み の な い 結 晶 粒 に よ っ て 全 部 置 き 換 え ら れ た 後 も 、 焼 な ま し を 続 け る と 平 均 結 晶 粒 度 が し だ い に 増 加 し て ゆ く 現 象 を い う[ 57] 。 F i g . 1- 22 に 各 焼 な ま し 過 程 に お け る ミ ク ロ 組 織 の 変 化 を 概 略 的 な 図 で 示 す[ 58] 。 B u r k e と Turnbull は 多 く の 研 究 者 に よ っ て 高 温 顕 微 鏡 で 得 ら れ た 広 く 知 ら れ て い る 実 験 事 実 を 総 括 的 に 以 下 の 6 項 目 に ま と めた [ 59] 。 ( 1 ) 結 晶 粒 成 長 は 結 晶 粒 界 の 移 動 に よ っ て 起 こ り 、 水 滴 が 集 ま り 合 体 す る よ う な 近 接 結 晶 粒 の 集 合 に よ っ て 起 こ る の で は な い 。 ( 2 ) 結 晶 粒 界 の 移 動 は 断 続 的 に 起 こ る 。 そ の 移 動 方 向 は 一 定 で は な く 変 化 す る 。 ( 3 ) 1 つ の 結 晶 粒 は 、 一 方 の 側 で 他 の 結 晶 粒 に よ っ て 浸 食 さ れ な が ら 、 他 方 の 側 で は 他 の 結 晶 粒 を 侵 食 し て 成 長 す る こ と が で き る 。 ( 4 ) 新 し い 結 晶 粒 に よ っ て 浸 食 さ れ る 速 さ は 、 そ の 結 晶 粒 が 消 費 し つ く さ れ よ う と す る と き 、 急 に 速 く な る 。 ( 5 ) 一 般 に 湾 曲 し た 結 晶 粒 界 は 、 そ の 曲 率 中 心 に 向 か っ て 移 動 す る 。 （ こ れ は 再 結 晶 で 観 察 さ れ る 移 動 方 向 と 逆 の 方 向 で あ る 。 ） ( 6 ) 単 一 な 相 の 結 晶 粒 界 が 120 º 以 外 の 角 度 で 交 わ る と き は 、 こ れ よ り 角 度 が 小 さ い 粒 界 を 持 つ 結 晶 粒 は 消 失 し 、 全 て の 粒 界 の 角 度 は 1 20 º に 近 づ く 。
Chapter 1 粒 成 長 の 駆 動 力 は 結 晶 粒 界 の 形 で 、 材 料 中 に 蓄 積 さ れ て い る エ ネ ル ギ ー の 減 少 で あ る 。 結 晶 粒 成 長 の 駆 動 圧 力 は 1 次 再 結 晶 の そ れ よ り 2 桁 ほ ど 小 さ く、 代 表 的 に は 約 1 0- 2M P a で あ る 。 し た が っ て 、 特 定 の 温 度 で 結 晶 粒 界 速 度 は 1 次 再 結 晶 時 よ り も 緩 慢 で あ る 。 そ し て 粒 界 移 動 は 溶 質 原 子 お よ び 第 2 相 粒 子 の ピ ン 止 め 効 果 に よ っ て 更 に 影 響 さ れ る[ 58] 。 1 . 4 . 2 正 常 結 晶 粒 成 長 と 異 常 結 晶 粒 成 長 結 晶 粒 成 長 は 2 つ の タ イ プ 、 す な わ ち 正 常 結 晶 粒 成 長 お よ び 異 常 結 晶 粒 成 長 、 ま た は 2 次 再 結 晶 に 分 け ら れ る 。 ミ ク ロ 組 織 が 均 一 に 粗 大 化 す る 正 常 結 晶 粒 成 長 は 連 続 過 程 と し て 分 類 さ れ る 。 比 較 的 狭 い 範 囲 の 結 晶 粒 度 お よ び 形 状 が 存 在 す る 。 通 常 、 結 晶 粒 度 分 布 の 形 状 は 時 間 に 依 存 し な い 。 し た が っ て 、F i g . 1- 23 （ a） に 示 す よ う に ス ケ ー ル に 依 存 し な い 。 成 長 の 初 期 遷 移 期 間 の 後 、 ミ ク ロ 組 織 は 準 静 止 状 態 に 達 す る 。 そ の 状 態 で は 、 そ の 平 均 値 の ス ケ ー ル で 結 晶 粒 度 を 表 し た 際 、 結 晶 粒 度 分 布 は 不 変 形 と な る 。 そ し て 、 ス ケ ー ル は 時 間 の べ き 乗 で 変 化 す る 。 不 連 続 析 出 過 程 で あ る 異 常 結 晶 粒 成 長 に お い て は ミ ク ロ 組 織 中 の 数 少 な い 結 晶 粒 が 成 長 し 、 小 さ な 結 晶 粒 を 侵 食 す る 。 そ の 結 果 、b i m o d a l 結 晶 粒 度 分 布 が 発 達 す る 。 し か し な が ら 、 最 終 的 に 大 き な 結 晶 粒 は 衝 突 し 、 そ の 後 は 再 び 正 常 結 晶 粒 成 長 が 始 ま る （F i g . 1 -23 （b） ）[ 60] 。 1 . 4 . 3 放 物 線 結 晶 粒 成 長 速 度 論 結 晶 粒 成 長 の 速 度 論 を 述 べ る と き 、 次 式 で 表 さ れ る B e c k ら の べき 乗 則 を 忘 れ る こ と は で き な い[ 6 1 , 6 2] 。 n Kt D ( 1 ) こ こ で 、D は 平 均 結 晶 粒 径 、K と n は 定 数 で あ り 、 t は焼 なまし時 間 であ る 。 B u r k e と Turnbull は 、次 の よ う に 平 均 結 晶 粒 径 変 化 の 関 係 式 を 導 いた 。 ま ず 、
Chapter 1 す と 、 次 式 の よ う に な る 。 r r r F 32 ( 3 ) 湾 曲 し た 粒 界 に つ い て 、 一 方 の 結 晶 粒 が 凸 で あ れ ば 他 方 は 凹 と な り 、 両 方 の 側 の 曲 率 半 径 は 異 符 号 で 絶 対 値 が 等 し い 値 を と る 。 正 負 の 曲 率 半 径 を そ れ ぞ れ r1、r2 と す れ ば 、 こ の 粒 界 面 の 両 側 の 1 原 子 当 た りの エ ネル ギー 差 は 、 2 1 1 1 r r KV F ( 4 ) と 表 す こ と が で き る 。 こ こ で 、V は 原 子 容 、K は 定 数 で あ る 。 両 側 の 湾 曲 は 一 致 し 、𝑟 = −𝑟 となるから、 1 2 r KV F ( 5 ) と 表 さ れ る 。𝐷 = 2𝑟 とすれば、式 (2)と(5)よ り 、 D k dt dD ( 6 ) の 微 分 方 程 式 が 得 ら れ る 。 こ の 微 分 方 程 式 を 、𝑡 = 0の と き 𝐷 = 𝐷 と い う 初 期 条 件 で 解 け ば 、 t k D D 2 0 2 ( 7 ) の 関 係 式 が 求 め ら れ る 。 さ ら に 、𝐷 ≫ 𝐷 な ら ば 、 式 (7)は 𝑛 =1/2 と し た 式 (1)に 変 換 さ れ る 。 以 上 が 、 広 く 認 め ら れ て い る 放 物 線 粒 成 長 速 度 論 の 概 略 で あ る が 、 こ の 速 度 論 に は 2 つの 問 題 点 が あ るよ う に 思 われ る[ 62] 。 こ の 仮 定 は 、 ① 粒 界 移 動 速 度 G が 自 由 エ ネ ル ギ ー 変 化 に 比 例 し 、 ま た ②D の 変 化 の 速 度 が G に 比 例 す る こ と か ら 導 か れ て い る 。 し か し な が ら 、 ② に 関 し て は 、 成 長 す る 結 晶 粒 と 収 縮 す る 結 晶 粒 の サ イ ズ の 平 均 値 と し て 求 め ら れ る 平 均 結 晶 粒 径 D が G と比 例 す る 保 証 は な い よ う に 思 わ れ る 。 局 所 的 な 粒 界 移 動 と 組 織 の 全 体 的 な 平 均 結 晶 粒
Chapter 1 と に 、 式( 4 ) の よ う に 自 由 エ ネ ル ギ ー 差 を 求 め て い る 点 で あ る 。 成 長 す る 結 晶 粒 は 凹 な 粒 界 面 を 有 す る 。 凸 面 を 持 つ の は 、 収 縮 し 、 消 滅 す る 結 晶 粒 で あ る 。 こ れ ら を 球 形 で 近 似 す る こ と に は 無 理 が あ る 。 し か も 、 成 長 す る 結 晶 粒 の 側 か ら 見 れ ば 凹 な 粒 界 面 の 曲 率 半 径 が 、 そ の 結 晶 粒 の 大 き さ （ 結 晶 粒 径 ） に 比 例 す る と は 考 え に く い 。 こ の よ う に 2 つの 問 題 が あ るが 、他 に も の 定 義 の あ い まい さ な ど も 問 題 と な る[ 6 2] 。 式( 1 )に お け る 時 間 指 数 n は 粒 成 長 指 数 と 呼 ば れ[63]、その値 はこれまで何 度 も 議 論 の 対 象 と さ れ て き て い る 。 粒 成 長 指 数 n を 用 いて、式 (7)を 一 般 化 す る と 次 式 の よ う に 表 わ さ れ る 。 Kt D D n 1n 0 1 ( 8 ) よ っ て 、1 /n の 値 と し て 議 論 さ れ る こ と も 多 い 。 粒 成 長 指 数 n は 粒 成 長 の 律 速 過 程 に よ り 変 化 し 、 単 相 組 織 で は 1/2、 分 散 組 織 で は 1/3、多 くの 2 相 混 合 組 織 で は 1/4 の値 をとる とされて いる [64] 。し か し な が ら 、 単 相 組 織 で も 、 実 際 に は 1 / 2 よ り 小 さ い 値 を と る 場 合 が 多 く 、1/2 は 高 純 度 金 属 の 融 点 に 近 い 温 度 に お け る 極 限 的 な 値 で あ る と の 理 解 も あ る[57] 。 粒 成 長 の 議 論 の 中 で 、 こ れ ま で あ ま り 明 確 に さ れ て い な か っ た 平 均 結 晶 粒 径 D に つ い て 、 多 く の 実 験 に お い て 平 均 切 片 長 さｌとして測 定 されており、さら に定 量 組 織 学 的 に𝑙 = 2/𝑆 （ 𝑆 は 単 位 体 積 当 た り の 粒 界 面 積 ） の 関 係 に あ る こ と を 明 示 し て い る[ 65]。 1 . 4 . 4 結 晶 粒 成 長 の 位 相 幾 何 学 （t o p o l o g y） 的 解 釈 結 晶 粒 位 相 幾 何 学 の 導 入 か ら 、2 次 元 結 晶 粒 組 織 に お い て 、 空 間 充 填 お よ び 粒 界 張 力 平 衡 の 両 者 を 満 足 で き る 唯 一 の 安 定 な 配 列 は F i g . 1 -2 4 に 示 さ れ る 規 則 的 な 六 角 形 の 配 列 で あ る 。 そ し て 、 他 の 配 列 は 必 然 的 に 粒 成 長 が 起
Chapter 1 成 長 す る 傾 向 が あ る 。 一 方 、6 辺 よ り 少 な い 辺 を 持 つ 結 晶 粒 は 凸 状 な の で 収 縮 す る 傾 向 が あ る 。F i g . 1 -25 a の 5 辺 結 晶 粒 の 収 縮 に よ っ て 、4 辺 が 放 射 状 に 出 て い る 頂 点 が 形 成 さ れ る （Fig. 1 -25 b） 、 こ の 頂 点 は 2 つの 3 辺 が 放 射 状 に 出 て い る 頂 点 に 分 解 し 、 結 晶 粒 は 4 辺 と なる （ Fig. 1 -25 c ） 。 同 じ 作 用 に よ っ て 結 晶 粒 が 3 辺 に な り （F i g . 1 -2 5e ） 、 最 終 的 に 、 そ の 結 晶 粒 は 消 滅 し 、 7 辺 結 晶 粒 に 隣 接 し た 5 辺 結 晶 粒 が 残 る（ F i g . 1-2 5f ）[ 66] 。 3 次 元 で は 平 面 上 の 辺 を 有 す る 正 多 角 形 体 は 空 間 充 填 が で き な い 。 こ の た め 、 多 角 形 体 は 粒 界 張 力 を 平 衡 さ せ る た め に 適 当 な 角 度 の 辺 を 持 つ 。 こ れ に 最 も 近 い 形 状 は F i g . 1 -2 6 に 示 さ れ る K e l v i n の t e t r a k a i d e c a h e d r o n で あ る 。 し か し 、 そ の 角 度 は 正 確 で な く 、 粒 界 は 頂 点 で 平 衡 に な る よ う に 湾 曲 し な け れ ば な ら な い 。 よ っ て 、 結 晶 粒 成 長 は 3 次 元 結 晶 粒 組 織 では 必 然 的 で ある[ 5 9 ] 。 1.5 本 研 究 の 目 的 過 去 の 研 究 で 述 べ た よ う に 、 主 に 研 究 が 進 め ら れ た の は 時 効 、 焼 な ま し お よ び 恒 温 処 理 過 程 に お け る 析 出 物 や 析 出 挙 動 に 関 す る も の で あ る 。 ま た 、 析 出 強 化 処 理 後 を も 含 め た 耐 熱 性 の 評 価 は 比 較 的 低 い 温 度 で 留 ま り 、 組 織 の 安 定 性 と し て 、 結 晶 粒 成 長 に つ い て 詳 細 な 検 討 は さ れ て い な い の が 現 状 で あ る 。 本 研 究 で は 、C u -C r- Zr 系 合 金 の 時 効 処 理 後 を も 含 め 、 よ り 優 れ た 耐 熱 性 を 得 る た め に A g 添 加 量 を 0 ~ 1 . 2 m a s s % ま で 変 化 さ せ た 合 金 を 研 究 対 象 と し た 。 そ し て 、 比 較 的 高 温 な 9 0 0º C で の 復 元 中 に お け る結 晶 粒 成 長 指 数 に 及 ぼ す A g 濃 度 の 影 響 を 調 査 し た 。結 晶 粒 成 長 に 影 響 す る主 な 因 子 は 以 下 の 4 項 目 が 挙 げ ら れ る[ 5 9 ] 。 ( 1 ) 温 度 ( 2 ) 溶 質 原 子 お よ び 第 2 相 粒 子 ( 3 ) 試 料 の 寸 法 ( 4 ) 集 合 組 織 こ の 中 で( 2 ) と ( 4 ) に 注 目 し 、 析 出 強 化 後 の 本 合 金 系 の 復 元 中 に お け る 粒 成 長 に 及 ぼ す A g 添 加 の 影 響 に つ い て 解 析 す る こ と を 目 的 と し て 、 結 晶 方 位 や 析 出 相 体 積 率 な ど の 関 連 に つ い て 検 討 し た 。
Chapter 1 1.6 本 論 文 の 構 成 本 論 文 は 全 6 章 か ら 構 成 さ れ て い る 。 各 章 の 概 要 を 以 下 に 示 す 。 第 1 章 は 序 論 と し て 研 究 背 景 か ら 一 般 的 な 析 出 強 化 型 銅 合 金 を 紹 介 し 、 研 究 主 題 で も あ る C u-C r 系 お よ び C u -C r- Zr 系 合 金 の 耐 熱 性 に 関 連 する 国 内 外 の 研 究 と 再 結 晶 後 の 粒 成 長 の 理 論 や 定 量 評 価 に つ い て 述 べ た 。 第 2 章 で は 、 光 学 顕 微 鏡 組 織 観 察 か ら 各 々の 平 均 結 晶 粒 度 を 調 べた 。 熱 処 理 時 間 と 結 晶 粒 度 の 関 係 か ら 粒 成 長 指 数 を 求 め 、 析 出 強 化 さ れ た C u-C r- Zr- A g 合 金 の 復 元 中 に お け る 粒 成 長 に 及 ぼ す A g 濃 度 の 影 響 に つ い て 検 討 し た 。 第 3 章 で は 、 0 m a s s % A g 材 （ B a s e） と 1 . 2 m a s s % A g 材 （1 2 0 A g） の 復 元 中 の 結 晶 方 位 と 対 応 粒 界 を 後 方 散 乱 電 子 線 回 折 （E B S D ） に よ り 調 べ た 。 結 晶 粒 成 長 過 程 に お け る C u-C r- Zr 系 合 金 の 結 晶 方 位 およ び 対 応 粒 界 の 割 合 に 及 ぼ す A g 添 加 の 影 響 や 集 合 組 織 に つ い て 検 討 し た 。 第 4 章 で は 、 焼 な ま し 後 の 導 電 率 測 定 結 果 か ら 、C r 固 溶 量 や 析 出 相 の 体 積 率 の 変 化 に つ い て 調 べ た 。C r 固 溶 量 の 定 量 方 法 は L i n d e･ N o r d h e i m 則 に よ る 導 電 率 か ら C r 固 溶 量 を 求 め る 方 法 と S E M / E D S に よ る C r 固 溶 量 の 定 量 分 析 を 行 っ た 。 ま た 、 復 元 後 に お け る C r 析 出 相 の 体 積 率 の 調 査 を 通 し て 、 異 な る A g 濃 度 の C u - C r- Zr- A g 合 金 の 復 元 中 に お ける 結 晶 粒 成 長 過 程 に つ い て 考 察 し た 。 第 5 章では、C u -C r- Zr-A g 合 金 の 常 温 での 機 械 的 性 質 や 析 出 強 化 処 理 後 を も 含 め た 強 度 の 耐 熱 性 を 確 認 す る た め 、 焼 な ま し 後 の 機 械 的 性 質 に 及 ぼ す A g 添 加 に よ る C r 析 出 物 挙 動 や 溶 質 元 素 の 影 響 に つ いて検討した。また、時効 処理後のCr 析出相の体積率を求め、析出物単位体積率当たりの強度への寄与度に及 ぼす Ag 濃度の影響について比較検討した。 第6 章では、これまでの研究で得られた結論を各章ごとにまとめ、本研究を総 括する。また、析 出 強 化 型 C u -C r- Zr 系 合 金 の 耐 熱 性 改 善 に つ い て 結 論 付
Chapter 1 参 考 文 献
[ 1 ] M . G. C o r s o n , “P r o c . Inst. M e t a l s Div. “, Trans. A I M E , Vo l . 77(1927), pp. 4 3 5 .
[ 2 ] S . S u z u k i , “ L a t e s t S t a t u s o f M a n u f a c t u r i n g A c t i v i t y o f ITER D i v e r t o r and E n g i n e e r i n g Issues o n Tungsten D i v e r t o r ”, J . P l a s m a F u s i o n R e s . , Vol . 8 7 , N o . 9 (2011), p p . 6 0 7 -6 1 4 . [ 3 ] K. E z a t o et al , “ D e v e l o p m e n t o f h i g h flux c o m p o n e n t f o r ITER d i v e r t o r ”, J . J a p a n S o c i e t y o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r s , Vol . 8 ( 2 0 0 2 ) , p p . 175 -1 8 0 . [ 4 ] J a m e s A. M e y e r et al , “M E T H O D FOR B R A Z I N G ROTOR B A R S TO E N D R I N G S O F A ROTOR F O R AN A S Y N C H R O N O U S A C MOTOR”, U n i t e d S t a t e s P a t e n t , N o . 5 2 8 3 9 4 1 , 1 9 9 4 . [ 5 ] H. C . d e G r o h I I I, D. L. E l l i s a n d W. S . L o e w e n t h a l , “C o m p a r i s o n o f G R C o p -8 4 O t h e r H i g h T h e r m a l C o n d u c t i v e C u A l l o y s ” , N A S A / T M , ( 2 0 0 7 ) , p p . 1 . [ 6 ] 日 本 伸 銅 協 会 , “ 銅 お よ び 銅 合 金 の 基 礎 と 工 業 技 術 ” , 改 訂 版 ( 1 9 9 4 ) , pp. 430 -4 8 3 . [ 7 ] 大 日 方 一 司 , “ 耐 熱 性 導 電 用 銅 合 金 の 展 望 ”, 伸 銅 技 術 研 究 会 誌 , Vol . 5 ( 1 9 6 6 ) , p p . 1 - 7. [ 8 ] 丸 田 隆 美 , “ 耐 熱 性 導 電 用 C u - Zr 系 合 金 に つ い て” , 伸 銅 技 術 研 究 会 誌, Vol . 2 ( 1 9 6 3 ) , p p . 8 9- 96. [ 9 ] N. M u r a m a t s u , H . K i m u r a a n d A . I n o u e , “ D e v e l o p m e n t of C u- Zr A l l o y Wire wi t h Tensile S t r e n g t h o f 2 . 2 G P a i n M a x i m u m a n d Its M i c r o s t r u c t u r e ” , J . J a p a n I n s t . M e t a l s , Vol . 7 5 (2011), p p . 159 -1 6 5 . [ 1 0 ] Z. H e n m i a n d T. N a g a i , “O n t h e M e c h a n i s m o f P r e c i p i t a t i o n i n
C u-2 w t % B e A l l o y” , J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 30 ( 1 9 6 6 ) , p p . 400 -4 0 6 .
[ 11] K. I w a s e et al., “ T h e I n v e s t i g a t i o n of A g i n g P h e n o m e n a , I; t h e I n f l u e n c e o f Al, Fe, C o , C r on t h e A g i n g o f C o r s o n A l l o y”, J . J a p a n I n s t . M e t a l s , Vol . 2 ( 1 9 3 8 ) , p p . 4 1 9 -4 3 0 .
Chapter 1
[ 1 2 ] K. I w a s e a n d T. Ya na gi w a r a, “ On t h e M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s of A g e- h a r d e n e d C o r s o n Type A l l o y s ” , J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 5 ( 1 9 4 1 ) , p p . 3 - 11.
[ 1 3 ] H. F u j i w a r a , T. S a t o a n d A . K a m i o , “ Effect o f A l l o y C o m p o s i t i o n o n P r e c i p i t a t i o n B e h a v i o r i n C u -Ni -S i A l l o y s ”, J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vo l . 62 ( 1 9 9 8 ) , p p . 3 0 1 - 309.
[ 1 4 ] H. N a g a y o s h i et a l ., “ B e n d F o r m a b i l i t y a n d M i c r o s t r u c t u r e i n a C u-4 m a s s % N i -1 m a s s % S i -0 . 0 2 m a s s % P A l l o y” , J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 7 0 ( 2 0 0 6 ) , pp. 750 -7 5 5 . [ 1 5 ] 宮 藤 元 久 , 松 井 隆 , 原 田 英 和 , “ 電 子 材 料 用 耐 熱 高 導 電 性 銅 基 合 金” , 伸 銅 技 術 研 究 会 誌 , Vol . 21 ( 1 9 8 2 ) , pp. 80 -8 8 . [ 1 6 ] D. E. Schuder, P r o c . 6 ’t h I n t e r n . E l e c t r o n i c P a c k a g i n g S o c . , ( 1 9 8 6 ) , pp. 620 -6 3 5 . [ 1 7 ] G. H a g i n o et al ., “ Effects o n t h e M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s of Ni + S i C o n t e n t s i n C u -N i - S i Tern a r y A l l o y s ” , J . J R I C u , Vol . 50 (2011), pp. 221 -2 2 5 . [ 1 8 ] T. D o i , “ On C o p p e r A l l o y s C o n t a i n i n g C h r o m i u m (3 rd R e p o r t ) ”, J . J a p a n I n s t . M e t a l s , Vol . 2 2 ( 1 9 5 8 ) , pp. 313 -3 1 6 . [ 1 9 ] S . N i s h i k a w a , K . N a g a t a a n d S . K o b a y a s h i , “O n t h e A g i n g P r o c e s s o f C u-C r A l l o y s ” , J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 30 ( 1 9 6 6 ) , p p . 3 0 2- 3 0 7 . [ 2 0 ] H. S u z u k i a n d M . K a n n o , “P r e c i p i t a t i o n o f C u - Zr- C r A l l o y s ”, J . J a p a n I n s t . M e t a l s , Vol . 3 6 ( 1 9 7 2 ) , pp. 3 6 3- 3 6 8 . [ 2 1 ] H. S u z u k i and M . K a n n o , “ I n i t i a l A g i n g P h e n o m e n a i n C u -C r A l l o y” , J . J a p a n Inst . M e t a l s , Vol . 3 7 ( 1 9 7 3 ) , p p . 1 3- 18. [ 2 2 ] 鈴 木 寿 , 菅 野 幹 宏 , “ ク ロ ム 銅 の 初 期 時 効 現 象 ”, 伸 銅 技 術 研 究 会 誌 , Vol . 1 2 ( 1 9 7 3 ) , pp. 50- 57.
Chapter 1 [ 2 5 ] A. C h b i h i , X. S a u v a g e and D. B l a v e t t e , “A t o m i c s c a l e i n v e s t i g a t i o n o f C r p r e c i p i t a t i o n i n c o p p e r” , A c t a M a t e r i a l i a , Vol . 60 ( 2 0 1 2 ) , p p . 4575 -4 5 8 5 . [ 2 6 ] T. Toda, “C r i t i c al C o o l i n g R a t e s on S o l u t i o n Treatment o f C u -C r a n d C u- B e A l l o y s ” , J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 29 ( 1 9 6 5 ) , p p . 2 3 7- 2 4 2 . [ 2 7 ] S . S a t o a n d K . N a g a t a , “ On Q u e n c h S e n s i t i v i t y o f C u-C r A l l o y s ” , J . J a p a n I n s t . M e t a l s , Vol . 3 3 ( 1 9 6 9 ) , pp. 1155- 1160. [ 2 8 ] 佐 藤 史 郎 , 永 田 公 二 , “ ク ロ ム 銅 の 焼 入 性 に つ い て ”, 伸 銅 技 術 研 究 会 誌, Vol . 9 ( 1 9 7 0 ) , p p . 9 0- 97. [ 2 9 ] H. S u z u k i a n d M . K a n n o , “ T h e T-T-T C u r v e i n C u-C r A l l o y” , J . J a p a n I n s t . M e t a l s , Vol . 3 5 ( 1 9 7 1 ) , pp. 4 3 4- 4 3 9 . [ 3 0 ] 鈴 木 寿 , 菅 野 幹 宏 , “ク ロ ム銅 に お け る T-T- T 曲 線 の 形 状 ” , 伸 銅 技 術 研 究 会 誌, Vol . 10 ( 1 9 7 1 ) , p p . 88 -9 6 . [ 3 1 ] M . M e r ol a e t al ., “ I n f l u e n c e o f t h e m a n u f a c t u r i n g h e a t c y c l e s o n t h e C u C r Z r p r o p e r t i e s ” , J o u r n a l of N u c l e a r M a t e r i a l s , 307 -311(2002), p p . 677 -6 8 0 .
[ 3 2 ] S . Aoki et al ., “ Effect of t h e H e a t Treatment C o n d i t i o n s o n t o C h a r a c t e r i s t i c s o f C h r o m i u m - Z i r c o n i u m C o p p e r” , J . J R I C u , Vol . 45 ( 2 0 0 6 ) , p p . 1 2 5 -1 3 0 . [ 3 3 ] T. Doi, “S t u d i e s On C o p p e r A l l o y s C o n t a i n i n g C h r o m i u m ( 2n d R e p o r t ) . On t h e S o f t e n i n g and A g e -h a r d e n i n g o f C o p p e r A l l o y s C o n t a i n i n g C h r o m i u m ”, J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 21 ( 1 9 5 7 ) , p p . 7 2 0 - 724. [ 3 4 ] 永 井 武 , 辺 見 善 三 , 幸 田 成 康 , “C u -Cr, C u - Zr お よ び C u - Zr-C r 合 金 の 焼 な ま し に 関 す る 研 究 ”, 伸 銅 技 術 研 究 会 誌 , Vol . 1 4 ( 1 9 7 5 ) , p p . 60- 73. [ 3 5 ] H. S u z u k i , M . K a n n o a n d H. K i t a n o , “H i g h -Temperature E m b r i t t l e n e s s of C u-C r A l l o y” , J . J a p a n I n s t . M e t a l s , Vol . 3 4 ( 1 9 7 0 ) , pp. 497 -5 0 1 . [ 3 6 ] 黒 柳 卓 , 石 井 敞 , “ 導 電 材 料 の 高 温 特 性 ”, 伸 銅 技 術 研 究 会 誌 , Vol .
14 ( 1 9 7 5 ) , p p . 1 2 1 - 131.
Chapter 1
[ 3 8 ] S . N i s h i k a w a , K . N a g a t a a n d S . K o b a y a s h i , “ On R e v e r s i o n P h e n o m e n a of C u-C r A l l o y s ” , J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 30 ( 1 9 6 6 ) , p p . 7 6 0- 7 6 5 . [ 3 9 ] H. S u z u k i , H . K i t a n o a n d M . K a n n o , “R e v e r s i o n P h e n o m e n a i n C u- Zr-C r A l l o y s ”, J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 33 ( 1 9 6 9 ) , p p . 3 3 4- 3 3 8 . [ 4 0 ] 鈴 木 寿 , 菅 野 幹 宏 , 北 野 均 , “C u - Zr-C r 合 金 の 性 質 ”, 伸 銅 技 術 研 究 会 誌, Vol . 9 ( 1 9 7 0 ) , p p . 9 8- 1 0 8 . [ 4 1 ] T. N a g a i , Z. H e n m i and I. H i r a i , “R o l e of C r a n d Zr on t h e R o l l i n g a n d A n n e a l i n g Texture i n C u-Cr, C u - Zr a n d C u - Zr-C r A l l o y s ”, J . J a p a n I n s t . M e t a l s , Vol . 3 5 ( 1 9 7 1 ) , pp. 9 6 5- 9 6 9 . [ 4 2 ] 稲 数 直 次 , 金 野 泰 幸 , 小 林 正 男 , “C u - C r- Zr 合 金 圧 延 板 の 析 出 ・ 再 結 晶 挙 動 と 集 合 組 織 ”, 伸 銅 技 術 研 究 会 誌 , Vo l . 32 ( 1 9 9 3 ) , p p . 115 -1 2 0 . [ 4 3 ] 金 野 泰 幸 , 小 林 正 男 , 稲 数 直 次 , “C u -C r- Zr 合 金 圧 延 板 の 加 工 熱 処 理 に よ る 集 合 組 織 変 化” , 伸 銅 技 術 研 究 会 誌 , Vol . 33 ( 1 9 9 4 ) , p p . 110 - 117. [ 4 4 ] T. N a g a i et a l . , “ Effect of S i z e o f P r e c i p i t a t e s on R e c r y s t a l l i z a t i o n Temperature i n C u -Cr, C u- Zr and C u - Zr-C r A l l o y s ” , J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 3 6 ( 1 9 7 2 ) , p p . 5 6 4- 5 7 1 .
[ 4 5 ] 稲 数 直 次 , 金 野 泰 幸 , 劒 持 仁 志 , “ 第 二 相 粒 子 が 存 在 す る C u -C r 合 金 板 の 変 形 ・ 再 結 晶 時 の 組 織 変 化”, 伸 銅 技 術 研 究 会 誌 , Vol . 34 ( 1 9 9 5 ) , pp. 39 -4 6 .
[ 4 6 ] T. D o i , “O n t h e S t r u c t u r e C h a n g e s P r o d u c e d b y A g i n g o f a C u -C r- Ti A l l o y” , J . J a p a n I n s t . M e t a l s , J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 2 3 ( 1 9 5 9 ) , p p . 477 -4 8 1 .
[ 4 7 ] T. Doi, “S t u d i e s on t h e P r e c i p i t a t e s o f a C u -C r- Ti a l l o y b y m e a n s o f E x t r a c t i o n R e p l i c a Technique ”, J . J a p a n Inst. M e t a l s , Vol . 23 ( 1 9 5 9 ) ,
Chapter 1 [ 5 0 ] H. S u z u k i , M . K a n n o and I. K a w a k a t s u , “S o m e P r o p e r t i e s o f C u-C r-H f A l l o y s ” , J . J a p a n Ins t . M e t a l s , Vol . 33 ( 1 9 6 9 ) , p p . 174 -1 7 8 . [ 5 1 ] 清 水 寿 一 ら , “C u -C r-S n 合 金 の 析 出 挙 動 に つ い て” , 伸 銅 技 術 研 究 会 誌, Vol . 24 ( 1 9 8 5 ) , pp. 225 -2 3 0 . [ 5 2 ] T. K a m i j o et a l ., “ Effect o f Tin A d d i t i o n o n A g e H a r d e n i n g K i n e t i c s i n C u -C r A l l o y” , J . J a p a n I n s t . M e t a l s , Vol . 5 1 ( 1 9 8 7 ) , pp. 569 -5 7 6 . [ 5 3 ] 小 松 伸 也 ら , “C u -C r-S n お よ び C u - F e-S n 合 金 の 時 効 挙 動 ” , 伸 銅 技 術 研 究 会 誌, Vol . 29 ( 1 9 9 0 ) , p p . 49 -5 6 . [ 5 4 ] 沢 田 和 夫 , 横 田 稔 , 辛 島 誠 一 , “C u -C r 合 金 に 対 す る A g 添 加 の 影 響 に つ い て” , 伸 銅 技 術 研 究 会 誌 , Vol . 16 ( 1 9 7 7 ) , p p . 187 -1 9 6 . [ 5 5 ] C . Watanabe et a l . , “M i c r o s t r u c t u r e and M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s of C u-C r- Zr S y s t e m A l l o ys ”, J . J R I C u , Vol . 46 ( 2 0 0 7 ) , pp. 1 3 6 -1 4 1 . [ 5 6 ] C . Watanabe, R . M o n z e n and K . Tazaki, “M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f
C u-C r s y s t e m alloys w i t h a n d w i t h o u t Zr and A g”, J . M a t e r i a l s S c i e n c e , ( 2 0 0 7 ) , p p . 1 -7. [ 5 7 ] J . G. B y r n e , 小 原 嗣 朗 訳 , “ 回 復 お よ び 再 結 晶 ”, 丸 善 , ( 1 9 6 8 ) , pp. 101 -1 2 0 . [ 5 8 ] F. J . H u m p h r e y s a n d M . Hatherly, “ R e c r y s t a l l i z a t i o n a n d R e l a t e d A n n e a l i n g P h e n o m e n a ”, 2nd E d i t i o n , Elsevier, ( 2 0 0 4 ) , 1- 3, 1 0 7 , 285 -3 1 9 , 3 3 3- 3 7 8 . [ 5 9 ] J . E. B u r k e a n d D . Turnbull, “P r o g r e s s i n M e t a l P h y s i c s ”, B . C h a l m e r s , ed. ( N e w York P e r g a m o n P r e s s ) , Vo l . 3 ( 1 9 5 2 ) , p p . 2 2 0 . [ 6 0 ] K. D e t e r t , “R e c r y s t a l l i z a t i o n o f M e t a l l i c M a t e r i a l s ” , e d . F. Haessuer, Dr. R i e d e r e r- Ve rl a g G m b H , ( 1 9 7 8 ) , p p . 97. [ 6 1 ] P. A. B e c k , J . C . K r e m e r a n d L. Demer, “G r a i n G r o w t h i n High P u r i t y A l u m i n u m ”, P h y s . Rev., Vol . 7 1 (1 9 4 7 ) , pp. 5 5 5 . [ 6 2 ] Y. Takayama, “R e c e n t c o n c e p t a n d c o m p u t e r s i m u l a t i o n s o f g r a i n g r o w t h ” , J . J a p a n Inst. L i g h t M e t a l s , Vol . 46 ( 1 9 9 6 ) , p p . 6 7 4- 6 8 2 . [ 6 3 ] H. V. A t k i n s o n , “ T h e o r i e s of n o r m a l g r a i n g r o w t h i n p u r e s i n g l e p h a s e s y s t e m ”, A c t a M e t a l l . , Vol . 36 ( 1 9 8 8 ) , pp. 469 -4 9 1 .
Chapter 1 [ 6 5 ] C . S S m i t h a n d L. G u t t m a n , “ M e a s u r e m e n t of I n t e r n a l B o u n d a r i e s i n T h r e e -D i m e n s i o n a l S t r u c t u r e b y R a n d o m S e c t i o n i n g”, Trans. A I M E , Vol . 1 9 7 ( 1 9 5 3 ) , p p . 81 -8 7 . [ 6 6 ] M . H i l l e r t , “ On t h e t h e o r y o f n o r m a l a n d a b n o r m a l g r a i n g r o w t h ” , A c t a M e t a l l . , Vol . 1 3 ( 1 9 6 5 ) , pp. 2 2 7- 2 3 8 .
Chapter 1
( a ) I n t e r n a t i o n a l T h e r m o n u c l e a r E x p e r i m e n t a l R e a c t o r ( I T E R )
( b ) D i v e r t o r
F i g . 1- 1 I l l u s t r a t i o n s of I T E R a n d D i v e rtor. ( I m a g e u s e d w i t h p e r m i s s i o n f r o m J a p a n A t o m i c E n e r g y A g e n c y )
Chapter 1 F i g . 1-2 TEM i m a g e s o f t h e C u a l l o y a g e d f o r 1 0 h at 7 1 3 K : s e l e c t e d a r e a e l e c t r o n d i f f r a c t i o n p a t t e r n c o l l e c t e d i n t h e ( 0 0 2 ) f c c C u z o n e a x i s ( a ) ; i n d e x a t i o n of t h e full p a t t e r n ( b ) ; b ri g h t - f i e l d i m a g e o b t a i n e d w i t h a s p e c i m e n o r i e n t a t i o n t i l t e d s l i g h t l y a w a y f r o m t h e ( 0 0 2 ) f c c C u z o n e a x i s (c); z o o m of n a n o s c a l e d c o n t r a s t s a t t r i b u t e d t o t h r e e d i f f e r e n t k i n d o f p r e c i p i t a t e s ( d- f ) , [ 2 5 ] .
Chapter 1
F i g . 1-3 A n a l y t i c a l S T E M i m a g e s of t h e C u a l l o y a g e d f o r 10 h at 7 1 3 K : E D X C r m a p ( C r K signal) showing the high density of nanoscaled C r- r i c h p r e c i p i t a t e s (a); E E L S C r ( b ) a n d C u ( c ) m a p s s h o w i n g t h r e e C r- r i c h p r e c i p i t a t e s . T h e b i g g e s t i s a 5 nm l o n g e l l i p s o i d , [ 2 5 ] .
Chapter 1
F i g . 1-4 A P T d a t a s h o w i n g 3- D c h r o m i u m d e n s i t y m a p s (30 x 30 x 140 nm3) i n t h e C u a l l o y a g e d f o r 5 h ( a ) a n d 1 0 h ( b ) at 7 1 3 K , [ 2 5 ] .
Chapter 1
F i g . 1-5 S i z e d i s t r i b u t i o n of t h e t h r e e d i f f e r e n t k i n d of p r e c i p i t a t e s a n a l y z e d b y APT. T h e p r o p o r t i o n o f e a c h k i n d o f p r e c i p i t a t e s f o r a g i v e n a g i n g t i m e i s i n d i c a t e d i n t h e t o p r i g h t c o r n e r o f t h e h i s t o g r a m , [ 2 5 ] .
Chapter 1
Chapter 1 F i g . 1-7 C hr o m i u m c o n c e n t r a t i o n o f t h e p r e c i p i t a t e s p l o t t e d as a f u n c t i o n of t h e i r s i z e f o r t h e a l l o y a g e d f o r 5 h ( r e d c i r c l e s ) and 10 h ( b l u e s q u a r e s ) at 7 1 3 K . T h e b i g g e r t h e p r e c i p i t a t e , t h e h i g h e r t h e C r c o n t e n t , [ 2 5 ] . ( F o r i n t e r p r e t a t i o n o f t h e r e f e r e n c e s t o col o r i n t h i s f i g u r e l e g e n d , t h e r e a d e r i s r e f e r r e d t o t h e w e b v e r s i o n of t h i s a r t i c l e . )
Chapter 1 F i g . 1 - 8 S c h e m a t i c r e p r e s e n t a t i o n o f t h e f r e e e n t h a l p y c u r v e s o f t h e f c c a n d b c c p h a s e s o f t h e C u - C r s y s t e m ( e s t a b l i s h e d f r o m t h e d a t a o f F i g . 9 ) , s h o w i n g t h e d r i v i n g f o r c e f o r t h e n u c l e a t i o n o f t h e f c c ( gnf c c) a n d b c c ( gnb c c) C r r i c h p h a s e s , a n d a l s o t h e d r i v i n g f o r c e c o n s i d e r i n g t h e n o n - c l a s s i c a l t h e o r y o f g e r m i n a t i o n ( gnf c c)N C, [ 2 5 ] .
Chapter 1
F i g . 1 - 9 S c h e m a t i c d i a g r a m o f h e a t t r e a t m e n t , [ 2 9 ] .
F i g . 1 - 1 0 T- T- T d i a g r a m o f C u - 1 . 1 6 % C r a l l o y b a s e d o n e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y . R e f e r t o F i g . 1 - 8 ( a ) - ① , [ 2 9 ] .
Chapter 1
F i g . 1- 11 P s e u d o T-T-T d i a g r a m o f q u e n c h e d C u -1 . 1 6 % C r a l l o y b a s e d o n e l e c t r i c a l conductivity. R e f e r t o F i g . 1 - 18 ( b )- ①, [ 2 9 ] .
Chapter 1
F i g . 1-1 2 Tensile p r o p e r t i e s of C u -1 . 0 % C r a l l o y a s a f u n c t i o n of t e s t i n g t e m p e r a t u r e . S p e c i m e n , s o l u t i o n a n n e a l e d a t 990 ºC f o r 2 h , q u e n c h e d , c o l d- d r a w n t o 1 6 m m rod, and aged at 475ºC for 3 h, [35].
Chapter 1
F i g . 1-1 3 Tensile p r o p e r t i e s of C u -1 . 0 % C r a l l o y a s a f u n c t i o n of t e s t i n g t e m p e r a t u r e . E a c h s p e c i m e n , a g e d at t e m p e r a t u r e s h i g h e r t h a n 5 0 0 ºC , [ 3 5 ] .
Chapter 1
F i g . 1-1 4 Effects o f r e v e r s i o n t e m p e r a t u r e a n d a g i n g t e m p e r a t u r e on t h e r e l a t i v e a m o u n t of r e v e r s i o n i n C u -0 . 2 6 % C r alloy. 0 a n d are defined
as f o l l o w s : 0, d e c r e m e n t i n s p e c i f i c e l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y d u e t o a g i n g
a f t e r s o l u t i o n -t r e a t m e n t ; , increment in specific electrical resistivity due t o r e v e r s i o n t r e a t m e n t on a g e d s p e c i m e n s , [ 3 9 ] .
Chapter 1
F i g . 1-1 5 (111) p o l e f i g u r e , r o l l i n g t e x t u r e of C u-C r- Zr a l l o y c o l d roll - f l a t t e n e d 9 9 % , [ 4 1 ] .
Chapter 1
F i g . 1-1 7 Transmission e l e c t r o n m i c r o g r a p h s o f C u -0 . 8 % C r a l l o y b e f o r e and a f t e r c o l d r o l l i n g , [ 4 5 ] .
Chapter 1
F i g . 1 - 1 9 T E M i m a g e o f C r p r e c i p i t a t e s i n a C u - 0 . 5 % C r a l l o y a g e d a t 5 0 0 º C f o r 1 0 0 0 s , [ 5 6 ] .
Chapter 1
F i g . 1 - 2 0 T E M i m a g e s o f C u5Z r p r e c i p i t a t e s i n a C u - 0 . 5 % C r - 0 . 1 5 % Z r a l l o y
Chapter 1
F i g . 1 - 2 1 T E M i m a g e s o f ( a ) C r a n d ( b ) C u5Z r p r e c i p i t a t e s o n d i s l o c a t i o n s
i n a C u - 0 . 5 % C r - 0 . 1 5 % Z r a l l o y a g e d a t 5 0 0 º C f o r 2 h a f t e r 2 0 % c o l d r o l l i n g , [ 5 6 ] .
Chapter 1
F i g . 1-2 2 S c h e m a t i c d i a g r a m of t h e m a i n a n n e a l i n g p r o c e s s ; ( a ) D e f o r m e d s t a t e , ( b ) R e c o v e r e d , ( c ) P a r t i a l l y r e c r y s t a l l i z e d , ( d ) F u l l y r e c r y s t a l l i z e d , ( e ) N o r m a l g r a i n g r o w t h and ( f ) A b n o r m a l g r a i n g r o w t h , [ 5 8 ] .
Chapter 1
F i g . 1-2 3 S c h e m a t i c r e p r e s e n t a t i o n o f t h e c h a n g e i n g r a i n s i z e d i s t r i b u t i o n d u r i n g ( a ) N o r m a l g r a i n g r o w t h and ( b ) A b n o r m a l g r a i n g r o w t h , [ 6 1 ] .
F i g . 1-2 4 A 2- d i m e n s i o n a l a r r a y of e q u i a x e d h e x a g o n a l g r a i n s i s s t a b l e , [ 5 8 ] .
Chapter 1
F i g . 1-2 5 S c h e m a t i c d i a g r a m of g r o w t h o f a 2 -d i m e n s i o n a l g r a i n s t r u c t u r e . ( a ) A g r a i n o f l e s s t h a n o r m o r e t h a n 6 s i d e s i n t r o d u c e s i n s t a b i l i t y i n t o t h e s t r u c t u r e , ( b ) - ( f ) S h r i n k i n g a n d d i s a p p e a r a n c e of t h e 5- s i d e d g r a i n , [ 6 6 ] .
