2016 Fiscal Year Annual Research Report
Ultra-high temperature nanoindentation by means of laser local heating
| Project/Area Number |
15K13838
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
閻 紀旺 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40323042)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | ナノインデンテーション / 押し込み / 高温物性 / 機械的特性 / レーザ加熱 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
単結晶SiC，GaNに代表されるパワー半導体や耐熱セラミックスなどの材料の超高温環境での力学特性解明が急務となっている．本研究では，ファイバーレーザによるローカルヒーティング法を用いた1200℃までの超高温ナノインデンテーションの研究開発を行ってきた．レーザによる圧痕周囲のみの加熱のため熱変形が極めて小さく，また押し込みの瞬間だけ加熱するため温度ドリフトの影響も無視できる．さらに，超高耐熱性を有するナノ多結晶ダイヤモンドを圧子として採用することで圧子の損耗を防ぐことができると考えられる．
H28年度では，前年度に開発したレーザ集光光学系を用いて高温ナノインデンテーション装置を構築し，ナノ多結晶ダイヤモンド圧子による単結晶SiやGeおよびSiCの高温押し込み実験を行った．また，押し込み実験の結果に基づいて，装置の改良および安定性の向上を行ってきた．主に熱変形と温度ドリフトの２つの難題の解決について対策を講じてきた．その結果，ナノスケールの押し込みの再現性が確認できた．さらに，試料と圧子の酸化や変質を防ぎ界面の安定化を行うため，押し込みユニットを窒素ガス雰囲気に設置し雰囲気制御も試みた．
以上のように，本研究により，ファイバーレーザによるローカルヒーティング法を用いた超高温ナノインデンテーション方法の有効性が確認され，そのためのプロトタイプ装置を構築した．これにより，各種先端材料の超高温領域の力学特性解明が可能となり，今後の新材料開発ならびにその応用分野へ重要な基礎物性データの提供へ一歩前進することができたと考えられる．今後は，開発した超高温ナノインデンテーション装置のさらなる安定化と高精度化を目指して研究を継続していく予定である．
|
Research Products
(2 results)
