2013 Fiscal Year Annual Research Report
機能性セラミックス材料における変形破壊ダイナミクスの動的ナノ計測
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24760532
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
陳 春林 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助手 (50614989)
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| Keywords | 表面 / 界面 / 粒界物性 / 動的ナノ計測 / 変形破壊力学 |
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| Research Abstract |
セラミックスは環境・エネルギー・デバイスなど多岐にわたる分野において、不可欠な実用基盤材料として、その重要性が社会的要求の多様化にともない広く認識されている。しかしながら、セラミックス材料の信頼性(強度特性、寿命予測、材質劣化、環境順応性)については実用化に向けて最重要であるが未だ解決すべき課題が山積している。
本研究では、透過電子顕微鏡その場ナノインデンテーション法を用いて実用機能性セラミックス材料における極微視的な変形破壊ダイナミクスのリアルタイム(動的)計測を行い、巨視的な破壊に起因する様々な動的挙動「き裂進展・転位運動・格子欠陥形成・相転移や粒界相互作用」の知見を得る。材料信頼性の向上の実現には、強度や変形破壊に起因するダイナミクスの素因子を微細組織さらには原子構造と関連づ けて材料設計・プロセス技術を制御できるかが鍵となっている。
本研究では、高精度化したTEMピエゾ駆動ナノインデンターを用いて、実用セラミックスにおける原子ナノ変形破壊挙動をその場観察し、材料強度学への新展開「極微視的ダイナミクスの基礎的知見の導出」を目差す。
モデル系として、共有結合性セラミックスである立方晶系窒化ホウ素(c-BN)結晶と炭化ケイ素(SiC)結晶やイオン結合性セラミックスである酸化マグネシウム(MgO)結晶を採用した。電顕内その場ナノインデンテーション実験をMgO、SiCおよびc-BN結晶を用いて行い、動的な微細結晶構造の変化を捉えることに成功した。初期の変形領域では転位の動的挙動、破壊の段階領域ではクラックの形成過程や伝播挙動を原子スケールで観察にも成功した。c-BNΣ9およびΣ3対称対応粒界について、先端電子顕微鏡法および第一原理計算を融合させることにより、観察および解析を行った。六方晶4H-SiCから立方晶3C-SiCへの、ストレス誘起型の相変態が観察された。
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Research Products
(4 results)
