固体の変形破壊にともなう新生破面からの電子・イオン・光子放射

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455047
• Research Institution: KANSAI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 中原 住雄 関西大学, 工学部, 助教授 (90067760)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 吉武 甲南大学, 理学部, 教授 (30068085)
• Keywords: 変形 / 破壊 / 低温 / スペックルパターン干渉法 / 熱,ひずみ / 熱膨張率 / 電子放出 / 新生面

Research Abstract

本研究は、固体の変形・破壊に至る現象を、マクロな観点からレーザ干渉計測、及びミクロな観点から原子間力顕微鏡観察(AFM)や電子放出などのフラクト放射計測を通して、変形・破壊現象を探求しようというものである。
変形のための光計測法として、本年度は、電子スペックルパターン干渉法(ESPI)に加え、光計測において厳しい環境下での使用の可能性がある電子スペックル写真法(ESP)も試み、前年度のSUS,Al,Ti等の金属材料に加えFRPや石英ガラスなどの非金属材料を中心に調べた。観測用の低温真空クライオスタットを液体窒素のタンクから小型He冷凍機に改良し、100K付近から室温まで昇温させた場合の変形挙動をTVレートで観測することができるようにし、さらにビデオで録画することにより繰り返し観測可能にした。さらにESPIにフーリエ変換法を取り入れることにより干渉縞1本以下のひずみで、10^<-7>オーダーに相当する測定が可能になり、石英ガラスのような低熱膨張率の材料でも観察可能になった。その結果、熱膨張率として10^<-7>〜10^<-4>/Kの幅の観察域を持つ計測法にすることが出来た。
電子放射計測については、小型冷凍機を組み込むことにより、極低温/高真空の実験装置を作製した。現在、試料を室温から20Kまで冷却することができ、真空度はターボとイオンポンプを用いて約10^<-6>Paである。測定対象物は、Mg,Al材料をはじめ、FRPなとの非金属材料、Pb-Snはんだ、Pbフリーのはんだ材で、レーザはんだ付け接合面をせん断あるいはクリープ破壊させ、光学顕微鏡やAFMの表面観察結果とフラクト放射との関係について調べている。塑性変形や破壊する際の電子放射強度と酸素濃度の影響について測定し、破壊後の試料を顕微鏡で観察し、破面と電子放射の強度とを関連づけることにより、塑性変形のプローブの可能性を見いだした。

Research Products

• [Publications] Sumio Nakahara et al.: "Thermal Contraction Coefficient Measurement Technique of Several Materials at Low Temperatures Using Electronic Speckle Pattern Interferometry" Advances in Cryogenic Engineering Materials. Vol.44. 359-366 (1998)
• [Publications] 中原,住雄 他: "フラクト放射を用いた低温下の有機複合材料の変形・破壊の検出" 技苑. 97号. 14-17 (1999)