2005 Fiscal Year Annual Research Report
細束X線応力評価に基づく薄膜の疲労損傷機構のマイクロ破壊力学的研究
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16206014
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田中 啓介 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80026244)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋庭 義明 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00212431)
佐藤 一雄 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30262851)
來海 博央 名城大学, 理工学部, 助教授 (30324453)
木村 英彦 エコトピア科学研究所, 講師 (60345923)
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| Keywords | 疲労 / き裂 / 薄膜 / 細束X線 / 破壊力学 / X線応力測定 / マイクロメカニックス / 破壊微視機構 |
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| Research Abstract |
(1)高感度二次元検出器(PSPC)を搭載した高輝度X線発生装置に,キャピラリを組み合わせ直径50μmの高輝度細束X線(MXB)を用いて,微小領域の応力値を測定することに成功し,4点曲げ負荷治具を搭載することから負荷状態でのその場応力分布測定を可能した.
(2)繊維配向したTiN薄膜に対して,低角入射X線法および散乱ベクトル一定法を使用して,膜厚が0.2から4μmに対して,表面から2nmから1μmの領域のひずみおよび応力を測定する手法を開発した.極表面層20nmの領域では内部とは異なり,圧縮内部応力が緩和されていることを明らかにした.
(3)シンクロトロン放射光を使用して,微細粒径の多結晶体の疲労き裂近傍の残留応力および負荷応力の分布を直径100μmの分解能で測定した.この応力分布の測定結果より,疲労き裂閉口量を定量的の測定することを可能にし,それより疲労き裂の進展特性を予測することに成功した.
(4)ポリイミド基板上にスパッタリング法により蒸着したCu薄膜の試験片を用いて,通常のX線法で引っ張り試験を行い,引張り中の膜中の応力および半価幅をその場測定することに成功した.これより,薄膜の引張り特性の測定が可能となった.半価幅は,ひずみともに増加し,最大値をとった後に一定となる.
(5)結晶学的観点から微小疲労き裂の発生・成長過程を観察する手段として,AFMとともに結晶の方位を測定するために電子線後方散乱(EBSD)法を併用する手法を用いて,多結晶のねじり疲労に適用した.ねじり疲労における微小疲労き裂の発生条件を提案した.
(6)多軸応力を受ける場合の微小な疲労き裂の進展経路を予測する手法として,き裂先端近傍の接線応力基準を基にして,き裂の閉口を考慮した境界要素法が有力であることを示した.
(7)シンクロトロン放射光を使用して,薄膜構造体として固体酸化物燃料電池(SOFC)の酸化・還元熱サイクル中の内部応力の挙動の測定に成功した.
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Research Products
(6 results)
