2020 Fiscal Year Annual Research Report
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18H03753
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
澄川 貴志 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (80403989)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 篤智 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20419675)
嶋田 隆広 京都大学, 工学研究科, 准教授 (20534259)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノ疲労 / 引張圧縮疲労試験 / その場観察 / 電子顕微鏡 / 転位構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
R2年度の研究実績は、以下のように纏めることができる。前年度までに準備した装置を用いて、単一すべり方位を有する直径200 nmの銅単結晶試験片に対し、透過型電子顕微鏡内で繰り返し引張圧縮負荷を行い、その様子をその場観察した。1サイクル目の引張負荷において局所的なすべりが試験片全体を伝ぱし、最終的に巨大な局所すべりを生じるが、圧縮負荷によってほぼ元の形に復元した。しかし、繰り返し数の増加に伴って、疲労損傷が蓄積される様子が観察された。各サイクルで巨大且つ不安定な局所すべりを示した。一方、マイクロスケールの試験片に関しては、Σ3(111)整合双晶境界やランダム粒界を一本含む銅双結晶試験片を作製し、その疲労の様子を観察した。双晶境界においては、荷重軸に対して約40°の傾きを持つ場合に境界に沿った疲労損傷を生じる一方、0°の場合には、交差すべりによってすべりが境界を貫通する様子が確認された。また、単結晶に異材を接合した試験片では、異材界面の影響によって結晶方位から予想されるすべりとは異なる疲労損傷を示した。これらはいずれもマクロ材でも粒界や界面近傍の局所において観察される現象であるが、マイクロ材の場合は、その影響範囲が材料全体に広がっており、特有の疲労損傷挙動であることを明らかにした。これまでに得られた結果を鑑み、ナノ・マイクロ材料金属における疲労メカニズムについて総括を行った。特に、材料寸法がマイクロスケール以下になると、表面や界面からの力学作用によりマクロ材で形成されるベイン構造（転位の双極子が集合した構造）が形成されず、転位双極子によって構成された転位壁によるネットワーク状の構造ができることがわかった。この転位双極子を構成する膨大な数の転位は初期には存在せず、二重交差すべり機構によって増殖していると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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