2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study on creep properties of nano-materials by using specimens with controlled shape, or stress concentration, and in situ observation
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26289007
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
平方 寛之 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40362454)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノマイクロ材料力学 / ナノ構造 / クリープ / 材料強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
表面の影響が支配的となるナノ構造体は，マクロな材料とは異なるクリープ特性を有する．本研究では，このナノ構造体特有のクリープ機構と構成則，およびクリープ破壊の支配力学の解明を目的とする．その解明のため，(1)高分解能電界放射型走査電子顕微鏡（FESEM）によるナノ構造体に対するその場観察クリープ実験方法を開発する．さらに，(2)ナノコラム試験片の形態を制御（曲がり部の付与など）することにより制御された局所力学場（応力集中場）を作り出し，異なる力学条件下でのクリープ実験を実施する．得られた実験結果を基にナノ構造体のクリープに関する力学基盤を構築する．
研究の最終年度である本年度は，引続き必要なクリープ実験を実施するとともに，これまでの実験結果を総合的に検討して，クリープ構成則，クリープ破壊の力学的クライテリオン，および寸法効果の解明に取り組んだ．開発したその場FESEM観察クリープ実験によるTiおよびTa2O5ナノコラムのクリープ速度に関する実験結果をもとに有限要素法クリープ解析を実施して，これらのナノコラムのクリープ構成則を評価した．さらに，クリープ構成則を考慮してクリープ破壊が生じた局所の応力集中部における応力場の時間変化を解析した．その結果，TiとTa2O5ともに破断箇所の局所応力と破断時間には良い相関がみられ，局所応力場がクリープ破壊を支配することを明らかにした．
クリープ特性に及ぼす寸法効果を検討するため，基板形状援用斜め蒸着法による直径がサブμmオーダーであるSiコラム試験片，および集束イオンビーム加工による幅・厚さがサブμm～μmオーダーであるAu角棒試験片の作製とこれらに対するその場FESEM観察クリープ実験を行った．その結果，いずれの試験片においても室温下でクリープ変形すること，およびAu試験片では寸法の縮小に伴いクリープ変形抵抗が増大することを明らかにした．
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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