1994 Fiscal Year Annual Research Report
非樹脂基先進複合材料の創成と界面特性を考慮した計算機援用材料設計システムの構築
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06402030
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井上 達雄 京都大学, 工学部, 教授 (10025950)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星出 敏彦 京都大学, 工学部, 助教授 (80135623)
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| Keywords | 金属基複合材料 / セラミックス被覆材 / 材料設計 / 有限要素法 / 分子動力学法 / 内部応力 / 超微小硬度 / 曲げ強度 |
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| Research Abstract |
本年度は,まずSiウィスカ強化金属基複合材料について微視的構造を考慮したユニットセルモデルを用いて,高温におけるひずみ速度一定の条件による単軸引張負荷に対する有限要素シミュレーションを行い,ウィスカ周辺の微視的な応力分布および巨視的な応力-ひずみ挙動を解析した.解析にあたっては本年度購入したワークステーションに本研究組織が所有する有限要素コードを移植した上で,同じ体積含有率でウィスカ寸法の異なる2種類のユニットセルモデルを設定した.いずれのモデルにおいてもウィスカとマトリックスの界面,およびウィスカ角部の近傍で高い応力集中が発生し,金属基複合材料の破壊起点となることが推測された.また,巨視的な応力-ひずみ特性に関しても,そのひずみ速度依存性を表すことができた.
つぎに,高周波マグネトロンスパッタリング法を用いてアルミナ薄膜をガラス基板上に形成し,本年度購入した走査型レーザー顕微鏡を用いた薄膜性状の微視的観察,超微小ダイナミック硬度測定ならびに3点曲げ試験によってスパッタリング薄膜の機械的特性の評価を行った.スパッタリング時間が長くなると,巨視的な薄面の性状は荒くなり,硬度および曲げ強度が低下することがわかった.成膜されたアルミナ薄膜はアモルファスになていたため,X線による応力測定ができなかった.そこで,今回は圧子の押込み荷重を変化させることにより微視的な応力勾配を推定した.押込み荷重が大きくするにつれて,すなわち押込み深さが深くなるにつれて硬度は小さくなり,膜内部方向に向かって応力が引張側に移行することが推察された.また.分子動力学法を用いてスパッタリング薄膜の成膜過程の微視的構造を2次元的に解析し,スパッタ薄膜における内部応力を定性的に評価できることがわかった.
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Research Products
(1 results)
