4D-HVEM-tomograph観察による亀裂先端転位群増殖過程の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K21250
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 定松 直 鹿児島大学, 理工学域工学系, 助教 (10709554)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 転位 / 超高圧電子顕微鏡 / 電子線トモグラフィー / 脆性－延性遷移 / 靭性 / 力学的性質

Outline of Annual Research Achievements

亀裂先端における転位の増殖過程解明は破壊の物理分野に残された最も基礎的な課題の1つであると考える．結晶性材料が脆性から延性に遷移する現象を支配しているのは転位の増殖である．それ故に，結晶性材料の低温脆化を理解するために亀裂先端での転位増殖過程を明らかにする必要がある．
本研究では，亀裂先端に発生した転位を超高圧電子顕微鏡により観察し，その増殖過程解明に挑んだ．
昨年度，シリコンをモデル結晶とした結果が得られたので，本年度はより実用材料に近いBCC構造を持つタングステンをモデル材料として使用する予定であったが，タングステンの調達が遅れ結果を得ることができなかった．その代わりに，シリコンにおける亀裂先端に発生した転位を「広域」に観察することで，従来の観察で見落としていた亀裂先端から離れた転位の応力遮蔽効果について検討を行った．
その結果，亀裂先端から離れて存在する転位は亀裂先端近傍の転位とは異なる性格を持っていることが分かった．さらに，これらの転位による局部応力拡大係数を計算したところ，亀裂先端に存在する転位のモードⅡとモードⅢの応力拡大係数を打ち消す転位であることが分かった．
以上のことから，亀裂先端にはモードⅠの応力がかかっており，そこで発生，増殖する転位はこのモードを遮蔽し，その他のモードは互いにキャンセルするように発生，増殖しているということが分かった．
どのタイミングで，どのような転位が発生しているのかについては未だ不明であるため，今後，時間軸も含めた4D解析を行うことで，より詳細な転位の増殖過程を明らかにしていく予定である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度はタングステンにおける亀裂先端に発生する転位の三次元観察を行う予定であったが，観察試料であるタングステン取扱業者が急遽取扱を停止した都合でタングステンの入手ができなかったため．

Strategy for Future Research Activity

課題申請当初に見積もりを依頼していた業者以外からタングステン試料を入手し，タングステンにおける亀裂先端転位の構造解析を実施する．

Causes of Carryover

本年度はタングステンにおける亀裂先端に発生する転位の三次元観察を行う予定であったが，観察試料であるタングステン取扱業者が急遽取扱を停止した都合でタングステンの入手ができなかったため．

Expenditure Plan for Carryover Budget

応募時に見積もりを依頼した業者と別の業者にすでに見積もり依頼を出しており，次年度試料購入費に当てる予定である．