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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 ）. 面心立方格子（ fcc ）. 稠密六方晶格子（ hcp ）. Mg 、 Zn 、 Ti 等. Cu 、 Ag 、 Au 、 Al 、 Ni 等. Fe 、 Mn 、 Mo 、 Cr 、 W 、 大部分の鋼 等. 充填率 ７４％. 充填率 ７４％. 充填率 ６８％. 侵入原子. 完全結晶. 完全結晶. 完全結晶. 置換原子. 置換原子. 完全結晶. 2-2-1 点欠陥. （温度によっても左右する）. （ B ）侵入型原子による欠陥.
E N D
2-1 材料の種類と結晶構造 体心立方格子（bcc） 面心立方格子（fcc） 稠密六方晶格子（hcp） Mg、Zn、Ti 等 Cu、Ag、Au、Al、Ni 等 Fe、Mn、Mo、Cr、W、 大部分の鋼 等 充填率 ７４％ 充填率 ７４％ 充填率 ６８％
侵入原子 完全結晶 完全結晶 完全結晶 置換原子 置換原子 完全結晶 2-2-1点欠陥 （温度によっても左右する） （B）侵入型原子による欠陥 （A）原子空孔による欠陥 （D）置換型原子（大）による欠陥 （C）置換型原子（小）による欠陥
b : バーガスベクトル 6ﾏｽ b : バーガスベクトル 完全結晶 τ τ 完全結晶 垂直 平行 5ﾏｽ b : バーガスベクトル b : バーガスベクトル 2.2.2 線欠陥 らせん転位（screw dislocation） 刃状転位（edge dislocation）
τ τ τ τ τ τ すべり面 転位の移動 刃状転位の移動
転位線 すべった 領域 すべらない 領域 転位の定義 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 ～ すべった領域とすべらない領域の境目をいう。 転位の定義
らせん転位 t2 t3 刃状転位 刃状転位 b3 t1 t4 転位線 らせん転位 b2 b4 b1 混合転位 すべった領域が閉空間である場合 すべらない領域 すべった領域 混合転位
結晶の核（球状） 結晶粒 粒内 核成長 さらに核成長 粒界 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。 2.2.3 面欠陥 面欠陥Ⅰ （結晶粒界）
（１）焼きなまし双晶（annealing twin） （18Cr-Niオーステナイト鋼） （２）機械的双晶（mechanical twin） 双晶 境界 境界 Ⅰ．熱を加えたときに起こる Ⅱ．衝撃的負荷を加えたときに起こる （750K時効処理二相ステンレス鋼） 面欠陥Ⅱ （双晶境界） τ τ
すべらない部分 ABCAB CABCAB 欠陥 ABAB A B C 積層欠陥 b1 すべった部分 b3 すべり面 b2 欠陥の 生じた部分 すべった部分 すべらない部分 A B A 面欠陥Ⅲ （積層欠陥①） 面心立方格子 （fcc） ABCABC 稠密六方晶格子 （hcp） BABAB
拡張転位 w 積層欠陥 b3 b2 欠陥の 生じた部分 拡張転位の幅 w ・ 積層欠陥エネルギ 大 すべった部分 すべらない部分 wが狭い ⇒ 変形しやすい ・ 積層欠陥エネルギ 小 wが広い ⇒ 変形しにくい 面欠陥Ⅳ （積層欠陥②） 表2.2 積層欠陥エネルギー
長さdsの転位に作用する力 単位長さあたりの力 F = τb バーガスベクトルbを持つ転位の長さdsがdlだけ移動 転位の運動に関して 仕事 ： 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。 2.3 転位の運動 転位の移動に必要な力を考える すべり面の面積 A τ 外力 ： τA F ds dl τ
B A B A B B A A B A B A B B B B B B A A A A A A B A 転位 フランク-リード源のTEM写真 B A 介在物 転位は増殖し、集積していく。 B A B A 2.3.2 転位の増殖機構 （Frank-Read源） 転位の増殖機構（Frank-Read源）
n個の転位 転位源 すべり面 粒界 粒界への転位の集積 2.3.3 転位の集積（pile up） 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。
刃状転位 圧縮 引張り 侵入型原子 侵入型原子によるコットレル固着 コットレル固着 転位の移動に大きな抵抗を示す 点欠陥の雰囲気を形成 点欠陥と転位の相互作用 2.3.4 コットレル固着
すべり線の密度 密 fcc構造 疎 bcc構造 すべり線の形状 fcc構造 直線的 （b）軟鋼（bcc構造） （a）オーステナイト鋼 （fcc構造） 波状的 bcc構造 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） 主 ② 機械的双晶 ～ 衝撃的な負荷により起こる Ⅱ．すべり線の違い
～1000原子直径 すべり帯 ～100原子直径 （すべり線が幾つか集まった所） すべり線 すべり線の微細構造 図2.22 すべり線の微細構造
シュミット因子 cosφcosλ F φ λ Φ＝λ＝45°⇒ 最大せん断応力 すべり面 せん断応力 σc〔MPa〕 A Fr τr = A A0 （例） whisker F cosφcosλ τc 大きい ⇒ 強い 臨界引張応力とシュミット因子の関係 シュミット因子 シュミット因子
まとめ ・点欠陥 原子空孔、進入型原子、置換型原子 ・線欠陥 刃状転位、らせん転位 ・面欠陥 結晶粒界、双晶境界、積層欠陥、小傾角粒界、小ねじれ角粒界 ※ 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
教科書の訂正 • P.34;式2.8 casl→cosl casq →cosq
