2023 Fiscal Year Annual Research Report
変形・破壊素過程ナノ観察に基づく微小金属材料の破壊強度発現機構の解明
| Project/Area Number |
21H01211
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
近藤 俊之 九州大学, 工学研究院, 准教授 (70735042)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 材料強度学 / ナノ材料 / 薄膜 / 塑性変形 / 破壊 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
寸法が数μmからサブμmオーダーとなる微小金属材料の強度は寸法に依存するが，その強度発現機構は未解明である．これを解明するためには，巨視的な変形・破壊の機構・強度と，材料内部の損傷の初生・発達過程を含めた微視的なスケールにおける変形・破壊過程との対応関係を解明する必要がある．本研究では金属薄膜を対象として，材料表面と材料内部のその場ナノ観察力学試験技術を確立して変形・破壊の巨視的・微視的過程の解明を実現して，破壊機構と強度の寸法効果・微視組織効果の発現機構を検討する．本年度は以下の課題に取り組んだ．
(1) 微小試験片の単軸引張試験による塑性特性評価: 膜厚が40 nmの銅薄膜に対する熱処理および製膜条件の制御によって，結晶粒径を制御した自立銅薄膜微小試験片を作製した．これに対するその場電界放射走査型電子顕微鏡（FESEM）観察単軸引張試験によって塑性変形特性に及ぼす結晶粒径効果を検討した．得られた結果をこれまでに得た膜厚100 nm，500 nmの薄膜の結果と統合して，薄膜の塑性変形特性に対する膜厚の効果と結晶粒径の効果を分離して個別に検討し，塑性変形特性の発現機構について考察した．
(2) 大面積薄膜試験片による破壊じん性評価: 膜厚が500 nmの銅薄膜におけるき裂発生・進展中の微視的変形・破壊について，電子線後方散乱回折（EBSD）解析による微視組織分析結果と対応付けるとともに，デジタル画像相関法による変形の定量化によって，微視的変形の発達過程とその後の巨視的破壊過程を詳細に明らかにした．つぎに，膜厚が100 nmの銅薄膜におけるき裂発生・進展過程のその場透過電子像観察破壊じん性試験を実施し，主き裂前方で先行する破壊の微視的過程を動的に観察し，き裂の発生・進展の巨視的挙動と微視的挙動の対応について検討を行った．
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
