| 研究概要 |
本研究は,ナノスケールで生じる力学応答場の局所的な不安定化の連続が,マクロな力学応答場へとスケールアップしていく過程において,欠陥集団場のダイナミクスを支配する原理を見いだし,その力学現象を記述できる方法論の確立をめざしたものである.まず,その現象を定量的にとらえるために,ナノオーダーの力学挙動を精度良く制御しつつ計測可能なナノ・インデンテーションを取り上げた.従来のシステムでは押込み荷重制御方式よる押し込みが実施されるが,制御方式を含むシステムの変更により押込み変位制御による実験が可能になった.そして,両者の相違点から,ナノスケールでの集団化不安定性(変位バースト)について検討し,不安定化を引き起こす因子について考察を加えた.試料として用いた単結晶アルミニウムの結晶方位が変位バーストに与える影響について実験的に整理した結果,新たに見いだした第一変位バーストの荷重とバースト幅の線形性に,すべり系に対する有意な依存性を見いだした.
ナノインデンテーションの内部構造発展の理解のために,大規模分子動力学シミュレーションを実施し,現象の基礎的特性評価(例えば,転位射出の臨界せん断応力等)を行い,インデンテーション下での欠陥集団場発展挙動のメカニズムを明らかにした.プリズマティック転位ループの生成メカニズムが明確になり,そのループの拡がりとマクロな塑性論との比較検討を行い,ナノ塑性おける降伏現象について考察した.また,実験的に生成されたナノ塑性場を非破壊的に観察する手段として,従来より開発されてきた電子線誘起超音波顕微システム(SEAM)の集団的欠陥場観察への適用を試みた結果,転位の集団場をとらえるほどの分解能に至っていないことがわかった.さらなる分解能向上のためには,断続周波数の高周波数化と,それに追従できるチャージアンプの開発が必要であることがわかった.
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