図1

（a） CrMnFeCoNi多結晶材のEBSD結晶方位マップおよびFIB法による単結晶マイクロピラー加工の模式図

（b） ナノインデンテーション試験機を用いたマイクロピラー圧縮試験の模式図

はじめに

等原子量高エントロピー合金CrMnFeCoNi

高エントロピー合金（High Entropy Alloy: HEA）とは、5種類以上の元素から構成される等原子量もしくはほぼ等原子量の合金であり、ギブス自由エネルギーに対する混合エントロピーの寄与が高いため、金属間化合物の形成を伴わずに単相固溶体を形成しやすいと考えられている^（1）。数多く存在するHEAの中でも、Cr-Mn-Fe-Co-Ni系等原子量HEA（CrMnFeCoNi）は面心立方（FCC）構造^（2）の単相固溶体相が安定であり^（3）、圧延・再結晶により等軸多結晶が容易に得られる^{（4）（5）}。CrMnFeCoNi多結晶は、低温領域で降伏応力の強い負の温度依存性を示しつつも歪速度依存性はほとんど示さず^（4）、また極低温において強度の増加とともに破壊靭性が著しく増加するという特異な力学特性を示す^{（4）〜（6）}。HEAの力学特性を支配する主たる強化機構は固溶体強化であると考えられるが、“等原子量”合金では溶媒と溶質の区別ができないため、CrMnFeCoNi高エントロピー合金の特異な力学特性を通常のFCC固溶体合金モデルに沿って議論することはできない。また、バルク単結晶の作製が困難であることもあり（注：ごく最近単結晶育成に成功している）、CrMnFeCoNi高エントロピー合金の固溶強化や塑性変形の定量評価および定性理解は完全にはなされていないのが実状である。

バルク単結晶を用いた変形試験を代替する手法として、Uchicら^{（7）（8）}は、マイクロメーターサイズの単結晶試料を集束イオンビーム（FIB）法により加工し（図1（a））、フラットダイヤモンド圧子を備えたナノインデンテーション試験機を用いて圧縮変形試験を行う（図1（b））手法を開発した。この単結晶マイクロピラー試験法は、バルク単結晶の作製が困難な材料において特に有用であり、近年多くの合金や酸化物に応用されている^{（9）〜（12）}。本稿では、この手法をCrMnFeCoNi高エントロピー合金に適用し、臨界分解せん断応力（CRSS）の試料サイズ依存性および荷重方位依存性を調べ、バルク強度ひいては固溶強化量を評価する^（13）。また、室温および液体窒素温度でのバルク多結晶の変形挙動・組織を調査し、積層欠陥エネルギーを求め、低温領域での変形機構が通常のFCC合金とどのように異なるのか、もしくは相似しているのかを明らかにすることを目的とする。