2018 Fiscal Year Annual Research Report
In-situ observation with laser of surface roughening and fracture behaviors for thin-metal foils under bi-axial tensile state
| Project/Area Number |
16K06800
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
古島 剛 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30444938)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 表面あれ / 延性破壊 / マイクロ塑性加工 / レーザスペックルパターン / その場観察 / 二軸応力状態 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年，医療機器，電子デバイス部品を創製するマイクロ精密プレス成形の材料として極薄金属箔が注目されている．マイクロスケールでは，材料寸法に対する結晶粒径や表面凹凸が相対的に大きくなり，それらが材料全体の破壊挙動に及ぼす影響が大きくなる．本研究では，板厚100μm以下の超極薄板金属箔材の二軸引張応力状態における表面あれ進展と破断挙動を直接その場観察することが可能なマイクロ二軸引張試験装置を開発した．具体的には定量的な3次元表面プロファイルと高解像度の表面画像の取得可能なレーザ顕微鏡下に，本研究で開発する小型のマイクロ二軸引張試験装置とレーザスペックルパターンを生じさせるレーザ照明を設置し，単軸引張，等二軸引張，平面ひずみ引張をはじめとする様々な二軸引張応力下の塑性変形中の時々刻々の表面粗さをレーザ顕微鏡による3Dプロファイルを広視野にわたって高精度に測定した．また取得した高解像度のレーザスペックルパターンを有する表面画像からデジタル画像相関法（DIC）を用いて完全非接触状態でひずみ分布や変形中の結晶粒一つ一つの動きをリアルルタイムに測定した．特に試験機上で変形している領域すべての破壊に至るまでの表面に関する表面プロファイル，粗さ，ひずみ等の表面に関するあらゆるデータを取得・分析することによって，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，極薄金属箔の二軸引張応力下の結晶粒レベルの表面あれ進展と破壊メカニズムを明らかにした．また破壊の起点として，最大谷深さと板厚の比によって整理することで，破壊に至る一定の基準を示すことができた．
|
