2010 Fiscal Year Annual Research Report
高精度塑性加工解析のための微小押込み試験による材料のマイクロ塑性流動特性評価
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22760563
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
古島 剛 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (30444938)
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| Keywords | マイクロ加工 / 硬さ試験 / マイクロ塑性流動 / ナノインデンテーション |
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| Research Abstract |
本研究の目的は,微小押込み試験を用いてマイクロ塑性流動特性の評価手法を確立することである.そこで本研究では,微小押込み試験における連続剛性測定法に着目する.連続剛性測定法とは,押込み時に力を微小振動させ,各深さでの接触剛性を連続的に計測し,硬さとヤング率が連続的に押込み深さの関数として表すことができる手法である.連続剛性測定法から求めた硬さ(ヤング率)-押込み深さ曲線は,非線形的な形状を成しており,一般的な金属材料の加工硬化を含んだ応力-ひずみ曲線と非常に似た形状である.そこで本研究では,微小押込み試験の圧子形状や摩擦,連続剛性測定条件などが塑性流動特性に及ぼす影響を明らかにする.H22年度では,微小押込み試験の有限要素解析モデルの作成と装置設計を行い,各種材料に対して基本的な硬さ特性の評価を行った.微小押込み試験の有限要素モデルには,結晶粒を考慮した不均質性モデルを用いた.解析モデルに入力する不均質パラメータを同定する手法の提案を行い,解析の妥当性を検証した.また微小押込み試験の装置設計を行い,駆動源として連続剛性測定法のモーションを再現できる精度のピエゾアクチュエータを選定した.実際の動きを測定し,精度よく入力モーションが再現できていることを確認した.また微小硬さ試験を行い,アルミニウム,銅,鉄系合金の基本的な硬さ特性の調査を行った.本年度は,基本的な特性として,各種材料の硬さ値とそのばらつきの評価を行い,設計試作した微小押込み試験装置の基本的な有効性の検証を行った.
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