精密切削とエッチングを用いた金属組織の全自動三次元観察とその三次元形状評価

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26889071
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 山下 典理男 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 特別研究員 (10734486)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Keywords: シリアルセクショニング / 三次元観察 / エッチング / 鉄鋼組織 / 三次元形状定量化

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，金属材料の高精度・高効率な三次元内部組織構造の取得と，その定量評価を目指した研究を行なった．本年度は，自動制御システムおよびそのユーザー・インタフェースの拡張を行い，複数のエッチング条件を自動的に実行可能なシステムを開発した．異なる種類の試験片では，適切なエッチング条件も異なり，観察前に条件検討が必要となる．条件パラメータは，エッチング液の塗布時間，洗浄時間，乾燥時間といった複数の項目の組み合わせとなり，検証に多大な労力を要する場合がある．また，手技による条件のばらつきを抑えることが望ましい．本年度の開発により，複数条件を自動的に切り替えて試験可能となり，条件検討から観察までの一連の作業の効率化がなされた．さらに，本システムを用いて，高張力鋼に対して，断面間隔1 マイクロメートルかつサブミクロンの水平分解能で80断面の連続画像の自動取得を実現した．各断面において鮮明な粒界形状が取得されており，これらの連続断面画像から再構築した三次元像においても，観察断面と直交する側面で粒界形状を確認することができた．これらの検証により，十分な分解能で効率的に鉄鋼組織の三次元自動観察を行えることが示された．さらに本年度は，得られた三次元画像データに対して，画像処理を用いた鉄鋼組織の三次元形状定量化を実施した．鉄鋼組織のボクセルデータに対して，事前に領域抽出を行なった上で，主成分分析や曲率算出を行なうことにより，各結晶粒の扁平度や結晶表面の凹凸度合いを定量的に表現できることを示した．三次元組織形状の定量化により，観察者の主観的な判断に依存しない客観的な評価につなげることができる．これらの取り組みにより，鉄鋼の三次元組織形状の計測から形状の定量評価に至る一連の枠組みを示すことができた．

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。