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2011 Fiscal Year Annual Research Report

レーザー衝撃パルスによる高密度格子欠陥の新導入プロセスと高度制御

Research Project

Project/Area Number 21560759
Research Institution財団法人若狭湾エネルギー研究センター

Principal Investigator

小林 紘二郎  財団法人若狭湾エネルギー研究センター, 所長 (70026277)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐野 智一  大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30314371)
Keywordsフェムト秒レーザー / レーザー駆動衝撃波 / 純アルミニウム / 転位 / 透過電子顕微鏡 / 電子線後方散乱回折 / 高ひずみ速度塑性変形 / 高密度格子欠陥
Research Abstract

本研究の目的は、新しい塑性加工プロセスとして"レーザー衝撃法"を提唱し、この手法を用いてこれまで容易に成し得なかった塑性加工を行い、かつ微細組織形成過程を定量的に解明することである。高強度レーザーを物質に照射すると、アブレーション時の反跳力によって物質表面に衝撃波が駆動され、固体内を伝播する。このレーザー衝撃波によって、従来法では困難なCuやAlの変形双晶形成が可能である。レーザー衝撃プロセスによって高密度格子欠陥の導入が容易に可能であるが、レーザー衝撃プロセスによる微細組織形成過程は定量的に調べられておらず、理解されていない。
今年度は、フェムト秒レーザー駆動衝撃波が純アルミニウム試料表層から数百umまでの領域の結晶に及ぼす影響を調べた。大気中でフェムト秒レーザーを照射した純アルミニウムを、フッ酸により腐食し、光学顕微鏡で結晶粒径を測定したところ、変化は見.られなかった。電子線後方散乱回折法によって照射部近傍の結晶方位変化を調べたところ、深さ20umから30umの領域の結晶方位が変化していることがわかった。透過電子顕微鏡で照射部近傍の組織を観察したところ、高密度な転位の集合体が確認された。電子線マイクロアナライザ法を用いて酸素の元素分析を行ったところ酸素は検出されなかったので、硬化に寄与するのは酸化物では無く、加工硬化であることが示された。フェムト秒レーザー駆動衝撃圧力負荷による高密度転位の導入は、高ひずみ速度塑性変形、ならびに急冷効果により達成されると考えられる。

  • Research Products

    (18 results)

All 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (15 results)

  • [Journal Article] Formation of High-Density Dislocations and Hardening in Femtosecond-Laser-Shocked Silicon2012

    • Author(s)
      M. Tsujino, T. Sano, T. Ogura, M. Okoshi, N. Inoue, N. Ozaki, R. Kodama, K. F. Kobayashi, and A. Hirose
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 5 Pages: 022703-1-3

    • DOI

      DOI:10.1143/APEX.5.022703

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improvement in fatigue performance of friction stir welded A6061-T6 aluminum alloy by laser peening without coating2012

    • Author(s)
      Y.Sano, T.Sano, et al
    • Journal Title

      Materials and Design

      Volume: 36 Pages: 809-814

    • DOI

      doi:10.1016/j.matdes.2011.10.053

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of submicron metastable phase of silicon using femtosecond laser-driven shock wave2011

    • Author(s)
      M. Tsujino, T. Sano, O. Sakata, N. Ozaki, S. Kimura, S. Takeda, M. Okoshi, N. Inoue, R. Kodama, K. F. Kobayashi, and A. Hirose
    • Journal Title

      J. Appl. Phys

      Volume: 110 Pages: 126103

    • DOI

      doi:10.1063/1.3673591

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フェムト秒レーザ駆動衝撃波による材料加工2011

    • Author(s)
      佐野智一, 廣瀬明夫
    • Organizer
      第76回レーザ加工学会講演会
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      20111205-20111206
  • [Presentation] 鉄とアルミニウムのフェムト秒レーザー駆動衝撃硬化2011

    • Author(s)
      佐野智一, 小林紘二郎, ら
    • Organizer
      第52回高圧討論会
    • Place of Presentation
      沖縄キリスト教学院
    • Year and Date
      20111109-20111111
  • [Presentation] Potentiality of femtosecond laser as a new tool for laser shock peening process2011

    • Author(s)
      T.Sano, K.F.Kobayashi, et al
    • Organizer
      Materials Science & Technology 2011 Conference & Exhibition (MS&T'11)
    • Place of Presentation
      Columbus, Ohio, USA
    • Year and Date
      20111016-20111020
  • [Presentation] Hardening of aluminum using femtosecond laser-driven shock wave2011

    • Author(s)
      Y.Isshiki, T.Sano, K.F.Kobayashi, et al
    • Organizer
      Materials Science & Technology 2011 Conference & Exhibition (MS&T'11)
    • Place of Presentation
      Columbus, Ohio, USA
    • Year and Date
      20111016-20111020
  • [Presentation] Femtosecond Laser Shock Processing of Solids2011

    • Author(s)
      T.Sano, A.Hirose
    • Organizer
      The 3rd International Conference on Laser Peening and Related Phenomena
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      20111011-20111014
  • [Presentation] Femtosecond Laser Shock Hardening of Pure Aluminum2011

    • Author(s)
      Y.Isshiki, T.Sano, K.F.Kobayashi, et al
    • Organizer
      The 3rd International Conference on Laser Peening and Related Phenomena
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      20111011-20111014
  • [Presentation] フェムト秒レーザ駆動衝撃硬化した純アルミニウムの透過電子顕微鏡観察2011

    • Author(s)
      一色勇太朗, 佐野智一, 小林紘二郎, ら
    • Organizer
      溶接学会平成23年度秋季全国大会
    • Place of Presentation
      皇學館大学伊勢キャンパス
    • Year and Date
      20110907-20110909
  • [Presentation] フェムト秒レーザ駆動衝撃硬化した純鉄の組織評価2011

    • Author(s)
      松田朋己, 佐野智一, 小林紘二郎, ら
    • Organizer
      溶接学会平成23年度秋季全国大会
    • Place of Presentation
      皇學館大学伊勢キャンパス
    • Year and Date
      20110907-20110909
  • [Presentation] Femtosecond Laser-driven Shock Quenching of High-Pressure Phases of Condensed Matters2011

    • Author(s)
      T.Sano, A.Hirose
    • Organizer
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC'2011)
    • Place of Presentation
      Quebec, Canada(招待講演)
    • Year and Date
      20110801-20110805
  • [Presentation] Nano-processing and nano-joining using femtosecond laser pulses2011

    • Author(s)
      T.Sano
    • Organizer
      Annual Meeting of Study Group RES, 64th Annual Assembly & International Conference on the International Institute of Welding
    • Place of Presentation
      Chennai, India
    • Year and Date
      20110717-20110722
  • [Presentation] Fs Laser-driven Shock Hardening of Fe and Al2011

    • Author(s)
      T.Sano
    • Organizer
      2011 APS Shock Conference, American Physical Society, Shock Compression of Condensed Matter Topical Group
    • Place of Presentation
      Chicago, USA
    • Year and Date
      20110626-20110701
  • [Presentation] Electron microscopic observation in femtosecond laser-driven shock compressed silicon2011

    • Author(s)
      M.Tsujino, T.Sano, K.F.Kobayashi, et al
    • Organizer
      2011 APS Shock Conference, American Physical Society, Shock Compression of Condensed Matter Topical Group
    • Place of Presentation
      Chicago, USA
    • Year and Date
      20110626-20110701
  • [Presentation] Femtosecond laser-driven shock hardening of aluminum2011

    • Author(s)
      T.Sano, K.F.Kobayashi, et al
    • Organizer
      The 12th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM2011)
    • Place of Presentation
      Takamatsu, Japan
    • Year and Date
      20110607-20110610
  • [Presentation] Quenching non-equilibrium high-pressure phases of Si using femtosecond laser-driven ultrashort shock2011

    • Author(s)
      M.Tsujino, T.Sano, K.F.Kobayashi, et al
    • Organizer
      The 12th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM2011)
    • Place of Presentation
      Takamatsu, Japan
    • Year and Date
      20110607-20110610
  • [Presentation] フェムト秒レーザー衝撃波による非平衡加工2011

    • Author(s)
      佐野智一
    • Organizer
      第4回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋キャッスルプラザホテル
    • Year and Date
      2011-11-14

URL: 

Published: 2013-06-26  

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