UMS技術による強化ガラス評価法の研究

• Project/Area Number: 26420380
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 荒川 元孝 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (00333865)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大橋 雄二 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50396462)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 計測工学 / 超精密計測 / 超音波計測 / 強化ガラス / 表面応力

Outline of Annual Research Achievements

薄型、高信頼な強化ガラスが要求される中、高精度かつ信頼性の高い評価技術が要求されている。本研究代表者らは、物質・材料の音響特性を非破壊・非接触的に定量計測する「超音波マイクロスペクトロスコピー(UMS)」技術の基礎研究および材料評価への応用に関する研究を進めている。
本研究では、強化ガラスの評価パラメータである表面応力や応力層深さとUMS技術より測定される音響特性との間の関係を求める。これによって、強化ガラスの新しい評価技術としてUMS技術を用いた方法を確立することを目的とする。さらに、表面応力により、圧縮応力層の弾性率がどのように変わるのかを明らかにし、計測モデルを構築する。
本年度の成果は以下のとおりである。昨年度、平面超音波材料解析システムにより、化学強化ガラスの強化試料と未強化試料に対して、音速、減衰係数、密度を測定し、圧縮応力層の音響特性を推定した。その結果とK+イオン濃度分布から、圧縮応力層の弾性定数と密度の深さ方向分布を推定した。さらに、直線集束ビーム超音波材料解析システムにより漏洩弾性表面波速度の周波数依存性の測定を行った。数値計算値との比較から、構造緩和による表面応力の低下を速度変化として捉えたことを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] A novel method of evaluating surface properties of tempered glasses (2014)
  • Author(s): M. Arakawa, J. Kushibiki1, Y. Ohashi, K. Kawaguchi, and N. Takeda
  • Journal Title: 2014 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings Volume: - Pages: 1392-1395
  • DOI: 10.1109/ultsym.2014.0344
  • Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 超音波マイクロスペクトロスコピー技術による化学強化ガラスの表面応力層の評価 (2015)
  • Author(s): 荒川元孝, 櫛引淳一
  • Organizer: 第36回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2015-11-06
• [Presentation] 平面超音波材料解析システムによる化学強化ガラスの縦波音響特性 (2015)
  • Author(s): 荒川元孝, 櫛引淳一
  • Organizer: 2015年第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-09-14
• [Presentation] 超音波スペクトロスコピー技術による表面応力層の評価方法の検討 (2014)
  • Author(s): 荒川元孝, 櫛引淳一, 大橋雄二, 川口邦子, 竹田宣生
  • Organizer: 2014年第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-18
• [Presentation] A novel method of evaluating surface properties of tempered glasses (2014)
  • Author(s): M. Arakawa, J. Kushibiki1, Y. Ohashi, K. Kawaguchi, and N. Takeda
  • Organizer: 2014 IEEE International Ultrasonics Symposium
  • Place of Presentation: Hilton Hotel, Chicago (Chicago, IL, USA)
  • Year and Date: 2014-09-04