接合界面組織発達過程における局所組織状態の役割

多結晶組織の特徴を記述する重要な組織要素には相の種類、結晶粒の形状と大きさ、結晶方位そして結晶粒界があり、それらの存在状態が材料特性を支配する.特に、空間的な存在状態はその役割がごく限られた材料現象にのみ取り上げられているだけで、溶接・接合の研究領域においては全く対象とされていなかった.本研究は接合界面組織の発達過程における局所組織状態の役割を明らかにすることを主たる目的として実験と計算の両面からその詳細に迫った.局祖組織要素を抽出する技術として最も確度の高い解析法であるEBSP法による材料組織解析法を確立し、それを用いたアルミニウム合金の圧延・再結晶材ならびに摩擦攪拌接合材の組織を解析してそれぞれ特徴的な組織要素を抽出した.摩擦攪拌接合法を用いた局所組織状態の制御の研究では、形成された集合組織成分が従来の塑性加工法と大きく異なること、さらに高温で組織を不安定化する局所組織要素も同時に材料内に書き込まれているという事実を見出した.均一/不均一温度場かつ均一/不均一組成場における組織変化として結晶粒成長現象を取り上げ、その祖過程である粒界移動挙動に及ぼす局所組織状態の役割について計算機シミュレーション技術を用いて検討した。粒界移動速度に変化をもたらす組織要素としては、第2相粒によるピン止め効果、局所温度勾配などを計算実験で確認した.また、析出と再固溶を繰り返すことにより組織が微細化されることを再現し、その組織学的な特徴が実際の溶接金属組織において観察されているものと一定の共通点があることを見いだした。均一温度場かつ不均一組成場での組織形成過程としてセラミックスと金属材料との固相拡散接合界面を取り上げ、その組織変化の多様性について熱力学的な観点から詳細な検討を加えた。その組織発達過程を科学的に記述する手法として化学ポテンシャル図を用いた界面組織の理解が有効であることを実証した.