2018 Fiscal Year Research-status Report
極微小断面を有する金属マイクロエレメントの新しい引張圧縮疲労寿命評価試験
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16K05978
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
田中 拓 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (80236629)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 構造・機能材料 / マイクロマシン / 金属物性 / 引張圧縮疲労 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，マイクロマシンやMEMSにおいて用いられる極微小断面を有する金属マイクロエレメントを想定し，その疲労寿命と疲労破壊特性を明らかにするために，従来行われていた曲げ疲労試験に替わり，新たに極微小断面試験片に対する引張圧縮疲労試験法を開発することを目的としている．
微小断面の金属細線に対して疲労試験を行うことができる微小疲労試験システムを構築し，および圧縮応力時に座屈せず引張圧縮疲労試験を行うことができる試験片作製方法の開発に取り組んでいる．
試験片はやや太めの金属線から，電解研磨加工により中央部に微小な最小断面部を設けることで作製する．まず，金属線を一端保持状態でぶら下げ，もう一端を電解研磨液に漬け，金属線を上下に動かすことで特定部分の電解研磨を促進し，微小な最小断面部を設ける手法を検討した．結果，この方法では，試験片を電解研磨装置から取り外して疲労試験機にセットする間の曲げ損傷が問題で，最小断面径が約100μm程度以上なら試験片作製が可能であったが，それ未満では困難であった．この方法で，純鉄細線で線径100～700μmに対して疲労試験を行い，S-N曲線を得ることができた．曲げ疲労試験では，塑性変形によって表面の最大応力が不明であり，S-N曲線を得ることができなかったので，これを克服したことは本研究の成果である．
続いて，最小断面径100μm程度未満の試験片での疲労試験を目指した．金属線を先に疲労試験機にセットしてから両端のつかみ部の間を電解研磨する手法に試行錯誤で挑戦した．結果として，見た目では問題ない最小断面径50μmと30μmの試験片までは作製できた．これらの試験片で疲労試験を行ったが，結果はばらつきが大きいものであった．このばらつきには，微小断面であるがゆえの本質的なばらつきに加え，試験片作製精度のばらつきも含まれていることが疑われ，現在検討中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
研究代表者の病気によって遅れが生じた．また，最小断面径100μm程度未満の試験片作製の試行錯誤で時間を要したことも遅れの理由である．
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| Strategy for Future Research Activity |
最小断面径50μmと30μmの試験片による疲労試験結果ではばらつきが大きいものであり，このばらつきには，微小断面であるがゆえの本質的なばらつきに加え，試験片作製精度のばらつきも含まれていることが疑われるため，この問題の解明に重点的に取り組みたい．また，引張圧縮疲労試験の結果を従来の曲げ疲労試験のそれと比較することも推進する．
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| Causes of Carryover |
研究代表者の病気により，手法の改善に必要な装置の決定・購入が当該年度内に間に合わなかったため．In-situで試験片作製を拡大観察できるマイクロスコープなどに使用するのが現状の予定．
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