2017 Fiscal Year Research-status Report
レーザを用いた二軸引張応力場における極薄金属箔の表面あれ進展と破壊のその場観察
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16K06800
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
古島 剛 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30444938)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 塑性工学 / 金属箔材 / 延性破壊 / 表面あれ / その場観察 / 変形の可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，極薄金属箔の二軸引張応力場における表面あれ進展やひずみ分布・履歴，くびれ挙動，結晶粒の変形を，レーザ計測を応用してその場観察することにより破壊メカニズムを解明するものである．
H29年度は，純銅および純アルミニウム箔を用いて単軸引張，平面ひずみ引張，等二軸引張応力状態における表面あれ進展，ひずみ分布，結晶粒の変形のその場観察を試みた．また材料はひずみ負荷焼なましによって，多数結晶粒から少数結晶粒組織を持つ試験片を用意した．応力状態ごとに破断時のひずみを導出し，成形限界線図および破壊限界線図を作図し，各種材料の表面あれ進展挙動と破断挙動のデータを蓄積し，材料・結晶粒径・応力状態が表面あれ進展挙動や破断ひずみに及ぼす影響に関する基礎データを取得することができた．
塑性変形をしている間の表面変化をレーザ顕微鏡の高倍率レンズによる高精細画像と電動ｘｙステージによる画像連結機能を使った広範囲・高精細なその場観察することで，二軸応力下を受ける極薄金属箔表面の表面あれ進展，ひずみ分布，結晶粒の変形，くびれの変形集中に至る過程の完全非接触その場観察を行うことができた．特に単軸引張変形に関しては少数結晶粒を用いた試験片を使った実験により個々の結晶粒の変形による表面プロファイルの形成過程を可視化することができた．また材料内の結晶組織情報が表面あれ進展に及ぼす影響を調査することで，表面あれの度合いに結晶組織のばらつきが大きく影響していることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，表面あれ進展，破断ひずみに及ぼす応力状態・材料・結晶粒径の影響や表面あれ進展，ひずみ分布，結晶粒の変形の広範囲・高解像度その場観察に成功しており，おおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの成果を基にさらなる表面あれ進展，破断ひずみに及ぼす応力状態・材料・結晶粒径の影響とそのその場観察に関する基礎データを蓄積した上で，金属箔材の破断機構の解明とその予測式の導出を行う．変形中の破断に至るまでの表面プロファイル，粗さ，ひずみ分布，結晶粒個々の動き，局所的な変形と破断ひずみと破断箇所を詳細に分析する．また試験前の試験片の情報として初期表面粗さや表面形状プロファイル，試験片表面の結晶粒形状，結晶方位情報などにも注目し，どの場所に，何が起点となって破壊が生じているのかを明らかにし，極薄金属箔材の破壊メカニズムを解明する．また結晶粒径や表面あれ進展などのミクロレベルのパラメータを新たに導入し，極薄金属箔の二軸引張応力場における破壊条件式を導出する．破壊条件式の妥当性を検証するために，極薄金属箔材を利用したマイクロ深絞り加工を行い，破断予測を行う．
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