第２章．材料の構造と転位論の基礎. 2-1 材料の種類と結晶構造 体心立方格子（ bcc ） 稠密六方晶格子（ hcp ） 面心立方格子（ fcc ） Cu 、 Ag 、 Au 、 Al 、 Ni 等 Mg 、 Zn 、 Ti 等 Fe 、 Mn 、 Mo 、 Cr 、 W 、 大部分の鋼 等 充填率.

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1 第２章．材料の構造と転位論の基礎

2 2-1 材料の種類と結晶構造 体心立方格子（ bcc ） 稠密六方晶格子（ hcp ） 面心立方格子（ fcc ） Cu 、 Ag 、 Au 、 Al 、 Ni 等 Mg 、 Zn 、 Ti 等 Fe 、 Mn 、 Mo 、 Cr 、 W 、 大部分の鋼 等 充填率 ７４％ 充填率 ６８％ 充填率 ７４％

3 2-2-1 点欠陥 完全結晶 （ A ）原子空孔による欠陥 完全結晶 （ B ）侵入型原子による欠陥 （ C ）置換型原子（小）による欠陥 侵入原子 （ D ）置換型原子（大）による欠陥 置換原子 （温度によっても左右する）

4 2.2.2 線欠陥 完全結晶 刃状転位（ edge dislocation ） 5 ﾏｽ 6 ﾏｽ b : バーガスベクトル 垂直 完全結晶 τ τ らせん転位（ screw dislocation ） b : バーガスベクトル 平行

5 転位の移動 τ τ τ τ τ τ すべり面 刃状転位の移動

6 転位の定義 すべった 領域 すべらない 領域 転位線 転位 ～ すべった領域とすべらない領域の境目をいう。 格子の乱れ 少しずつ移動することにより、すべりが生じる。 転位の定義

7 混合転位 すべった領域が閉空間である場合 すべった領域 すべらない領域 転位線 b1b1 t1t1 b3b3 t3t3 b2b2 らせん転位 t2t2 b4b4 t4t4 混合転位

8 面欠陥Ⅰ （結晶粒界） 結晶の核（球状） 核成長 結晶粒各々によって原子の配列が異なる。 核成長後、そこに境界が面としてできる。 粒界 さらに核成長 結晶粒 粒内 2.2.3 面欠陥

9 面欠陥Ⅱ （双晶境界） （２）機械的双晶（ mechanical twin ） （ 750K 時効処理二相ステンレス鋼） Ⅱ．衝撃的負荷を加えたときに起こる τ τ 境界 双晶 （１）焼きなまし双晶（ annealing twin ） Ⅰ．熱を加えたときに起こる （ 18Cr-Ni オーステナイト鋼）

10 面欠陥Ⅲ （積層欠陥①） 面心立方格子 （ fcc ） 稠密六方晶格子 （ hcp ） A B C ABCABCABCABC A B A BABABBABAB すべり面 すべった部分 すべらない部分 b1b1 欠陥の 生じた部分 b2b2 b3b3 積層欠陥 すべらない部分 すべった部分 ABCABABCABCABCABCABCAB 欠陥 ABABABAB

11 面欠陥Ⅳ （積層欠陥②） 欠陥の 生じた部分 b2b2 b3b3 積層欠陥 すべらない部分 すべった部分 拡張転位 w 拡張転位の幅 w ・ 積層欠陥エネルギ 大 w が狭い ⇒ 変形しやすい w が広い ⇒ 変形しにくい ・ 積層欠陥エネルギ 小 表 2.2 積層欠陥エネルギー

12 2.3 転位の運動 転位の移動に必要な力を考える F dl すべり面の面積 A τ τ ds 外力 ： τA バーガスベクトル b を持つ転位の長さ ds が dl だけ移動 仕事 ： 長さ ds の転位に作用する力 単位長さあたりの力 F = τb 転位の運動に関して ① 転位の持つエネルギは長さに比例する。 ② 転位も省エネを考えている。 曲がった転位を真っ直ぐにしようとする。

13 A B 介在物 A B 2.3.2 転位の増殖機構 （ Frank-Read 源） 転位の増殖機構（ Frank-Read 源） 転位 A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B A B フランク - リード源の TEM 写真 転位は増殖し、集積していく。

14 2.3.3 転位の集積（ pile up ） n 個の転位 転位はすべり面上を移動 析出粒子や結晶粒界により、転位が集積する 転位の集積による集中応力の影響から、新たな転位源が生じる。 粒界への転位の集積

15 2.3.4 コットレル固着 侵入型原子 圧縮 引張り 侵入型原子によるコットレル固着 刃状転位 コットレル固着 点欠陥の雰囲気を形成 転位の移動に大きな抵抗を示す 点欠陥と転位の相互作用

16 2.4 結晶の塑性変形 Ⅰ．塑性変形の原因 ① すべりによる（すべり変形） ② 機械的双晶 ～ 衝撃的な負荷により起こる 主 Ⅱ．すべり線の違い （ a ）オーステナイト鋼 （ fcc 構造） （ b ）軟鋼（ bcc 構造） fcc 構造 bcc 構造 すべり線の密度 すべり線の形状 fcc 構造 bcc 構造 密 疎 直線的 波状的

17 すべり線の微細構造 すべり線 ～ 1000 原子直径 ～ 100 原子直径 すべり帯 （すべり線が幾つか集まった所） 図 2.22 すべり線の微細構造

18 シュミット因子 A0A0 A φ λ F F すべり面 せん断応力 τrτr = A FrFr シュミット因子 シュミット因子 cosφcosλ Φ ＝ λ ＝ 45° ⇒ 最大せん断応力 cosφcosλ σ c 〔 MPa 〕 臨界引張応力とシュミット因子の関係 τcτc 大きい ⇒ 強い （例） whisker

19 まとめ ※ 第二章のキーワード 刃状転位、らせん転位、バーガスベクトル、 結晶粒界、双晶境界、積層欠陥、フランク - リード源、コットレル固着 刃状転位、らせん転位 結晶粒界、双晶境界、積層欠陥、小傾角粒界、小ねじれ角粒界 ・点欠陥 ・面欠陥 ・線欠陥 原子空孔、進入型原子、置換型原子

20 教科書の訂正 P.34; 式 2.8 cas → cos  cas  → cos 