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材料:結晶サイズは変形双晶形成に強い影響を及ぼす

Nature 463, 7279 doi: 10.1038/nature08692

結晶における変形双晶形成は高度にコヒーレントな非弾性剪断過程で、多くの材料の機械的挙動を支配しているが、その起源と時空間的特徴はまだ全く解明されていない。今回我々は、マイクロ圧縮およびin situナノ圧縮実験によって、チタン合金単結晶の試料サイズが減少して1マイクロメートルになるまでは、変形双晶形成に必要な応力がサンプルサイズ減少とともに急激に増大し、サイズがそれ以下になると、変形双晶形成が相関性の低い通常の転位塑性に完全に置き換わることを見いだした。変形機構の遷移に伴い、サブマイクロメートルサイズのピラーの最大流動応力がチタンの理想強度に近い値で飽和することが、以前に観測されている。我々は、「誘導滑り(stimulated slip)」モデルを開発して、変形双晶形成にみられる強いサイズ依存性を説明している。遷移時のサンプルサイズは比較的大きく実験で容易に得られるため、サイズ依存性に関する今回の解明は応用にかかわるものとなろう。

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