2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ結晶組織制御による高疲労強度薄膜構造の創製と疲労寿命予測
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24360049
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
田中 啓介 名城大学, 理工学部, 教授 (80026244)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
來海 博央 名城大学, 理工学部, 教授 (30324453)
藤山 一成 名城大学, 理工学部, 教授 (20410772)
藤井 朋之 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30377840)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 疲労 / 破壊力学 / 薄膜 / ナノ結晶 / 切欠き効果 / X線プロフィル解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．スルファミン酸ニッケル浴を用いた電着法で、光沢剤量、浴温度、電着時間の制御により、ナノ結晶（粒径約10nm）から超微細結晶UFC（結晶粒径約600nm）までの種々の粒径の単層膜および多層膜を創製することが可能となった。UV-LIGAプロセスにより、4種類の切欠きを有するナノ結晶試験片を製作し、応力集中が疲労寿命に及ぼす影響を検討した。切欠きが鋭いほど疲労強度の低下は大きく、また切欠きによる疲労強度の低下は点応力モデルにより予測することが可能であることが明らかになった。
２．種々結晶粒径を有する電着薄膜についてX線フーリエ解析法により結晶子サイズの分布の評価を行い、透過電子顕微鏡による粒径分布の評価と比較し、X線評価法の特徴を明らかにした。結晶粒径が30nm程度以下では、X線評価した結晶子サイズの分布は、TEMによる評価と一致するが、粒径が大きくなると、X線評価値は小さくなる。また、微視的ひずみから求められる転位密度は粒径が小さくなると上昇する。
３．内部にUFGで、表面にNCを有する多層膜を創製し、疲労試験を行った。疲労強度はNCより弱く、UFCよりは向上したが、き裂発生が界面に生じており、界面剥離が強度を低下させる。一方、切欠き材においては強度向上が期待できた。
４．ナノ結晶薄膜における疲労き裂先端近傍の結晶変形どの微視的状態を負荷状態で、SEM観察した。ナノ結晶NCでは主き裂先端に微視的な粒界割れが認められ、き裂はこの割れを連結して進展することがわかった。一方、粒径が大きいUFGでは、粒内のすべりによりき裂進展が引き起こされる。
５．電着条件を長時間制御することにより、板厚1mm程度のバルク平板を製作することに成功した。このバルク平板から放電加工で切り出したバルク試験片を用いて、引張特性、疲労試験を行うことからナノ結晶特有の力学特性を明確に抽出することが可能となった。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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