2019 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanics of creep fracture in metallic nanostructures
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17H01239
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
平方 寛之 京都大学, 工学研究科, 教授 (40362454)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 俊之 大阪大学, 工学研究科, 助教 (70735042)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノマイクロ材料力学 / 破壊力学 / クリープ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，透過型電子顕微鏡（TEM）によるその場観察クリープ実験方法を開発して，局所力学場を制御した種々のクリープ実験を実施することにより，金属ナノ構造体特有のクリープ機構を解明して，クリープ破壊の力学基盤を構築することを目的とする．本年度は，開発したその場TEM観察クリープ実験方法により単結晶Alナノ試験片に対して追加クリープ実験を行うとともに，実験結果を基にクリープ特性に及ぼすナノスケール転位の役割および切欠き材のクリープ破壊の力学を検討した．
集束イオンビーム（FIB）により加工した試験片のその場TEMアニール実験により，試験片には寸法や消失しやすさの異なる多様なナノスケール転位ループが存在すること，および熱処理によりこれらの転位を低減できることを明らかにした．アニール処理試験片および非処理試験片に対する引張クリープ試験を行い，クリープ特性に及ぼすナノスケール転位の影響を検討した．その結果，FIB加工によって微小転位ループを導入することで，材料のクリープ抵抗を強化できることが分かった．クリープのその場TEM観察により，微小転位ループが転位運動を抑制し長時間のクリープ停滞をもたらすことがクリープ抵抗向上の主要機構であることを明らかにした．
さらに，切欠き材に対する引張クリープ試験により，切欠き部にひずみが集中してクリープ破壊が生じること，および平滑材に比べてクリープ寿命が低下することを明らかにした．その場TEM観察により，クリープ変形中の切欠き開口変位を実測することで局所のひずみを推定した．その結果，クリープ破壊をもたらす局所すべり変形の開始には，ひずみに基づく力学的クライテリオンが存在することを明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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