冶金学：小結晶粒金属における粒界変形機構の定量化

転位は、従来の金属や合金の機械的特性に関与する結晶欠陥である。ナノ結晶に見られるように、転位が少ない、あるいは転位が拘束される状況では、粒界に基づく機構が代わりに働いて、永久変形につながる可能性がある。せん断と粒界移動の結合は、こうした過程の中で最も効率的と考えられているが、集中的な研究活動にもかかわらず、粒界の移動によって生成し得るせん断量をどのように定量化するかについては、いまだ合意が得られていない。今回我々は、小結晶粒多結晶では、このせん断が粒界の配向不整に依存せず、その効率は低いままであることを実験的に示す。こうした知見は、粒界の新しい概念を裏付けており、この粒界は、（転位のバーガースベクトルと同様に）本質的な「結合係数」を持つ結晶欠陥ではなく、粒界の特性（少なくとも機械的特性）を支配するディスコネクションとして知られる特有の欠陥を含む特定の格子と見なされる。これらの知見はまた、多結晶が転位を伴わずに塑性変形し得るがその効果は低いことも裏付けており、低温や室温でナノ結晶金属の延性が低いことを説明する道筋をもたらす可能性がある。

目次へ戻る