| 研究課題/領域番号 |
13650090
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
中佐 啓治郎 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80034370)
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| 研究分担者 |
加藤 昌彦 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70274115)
西野 信博 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70243590)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2002年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
2001年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
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| キーワード | スパッタ / マイクロマテリアル / 動的特性 / ナノインデンテーション / 摩擦・摩耗 / 摩擦・磨耗 / イオン注入 |
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| 研究概要 |
マイクロマシンは、医用分野や狭隘・過酷環境中での微小作業を行う機械として、発展が期待されている。マイクロマシンを構成するマイクロマテリアルは、微小寸法で体積に比べて表面積が大きいため、接触摩擦抵抗、流体力学抵抗、吸着、ぬれ性、腐食などの表面特性が、マイクロマシンの運動特性に大きく影響する。したがって、マイクロマテリアルの表面特性の制御を目的とした表面改質と動的表面特性の評価法の開発は重要な研究課題である。
本研究では、まず、耐食性に優れ、軽量で、マイクロマテリアルとして優れた特性をもつチタン基材に、TiN薄膜をスパッタ蒸着した後、窒素イオン注入を行うと、チタンの耐食性および耐水素ぜい性が大きく向上することを明らかにした。また、チタン基材にTiN薄膜をスパッタ蒸着し、ナノインデンターを用いて皮膜に繰返し荷重を加え、皮膜の変形およびはく離特性を調べた結果、圧子侵入深さが薄膜の厚さと同程度の場合、変位が繰返しとともに減少することを見出し、その原因が、薄膜内の残留圧縮応力が、はく離によって開放されるためであることを明らかにした。一方、ヘリコンスパッタ蒸着したアモルフォスSiC薄膜の場合には、繰返し変位の減少がさらに大きいこと、最小荷重近傍で大きな変位の回復が起こることを示し、原子間力顕微鏡による観察の結果から、皮膜はく離の場所は圧子直下であり、TiN皮膜の場合とはく離挙動が異なることを明らかにした。また、金属、ガラス、セラミックスなどの繰返しナノインデンテーション特性は、それぞれ異なることを明らかにした。さらに、薄膜の動摩擦係数を摩擦力原子間力顕微鏡で測定し、動摩擦係数は、押しつけ力、表面の粗さ、吸着した水分の増加につれて増加すること、プローブの走査速度には依存しないことを明らかにした。このように、マイクロマテリアル材料および薄膜の表面特性について、新しい知見が得られた。
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