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高靱性と高強度の両立を目指すナノ・ミクロ階層構造設計のための微視的靱性強化機構

研究課題

研究課題/領域番号 16K14411
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 構造・機能材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

若井 史博  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30293062)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード破壊靱性 / 強度 / ミクロ力学試験 / セラミックス / ナノ結晶材料 / 靱性強化機構 / 構造・機能材料 / 強度・破壊靭性
研究成果の概要

ナノ多結晶SiO2スティショバイトの破壊誘起アモルファス化の発見から、結晶からアモルファスへの直接転移による新奇な靱性強化機構が提案された。本研究では、主としてナノ多結晶スティショバイトの強度と靱性を、寸法の異なるミクロ力学試験により解析した。最大曲げ強度は6.3GPaであった。この結果はスティショバイトのアモルファス化の臨界応力がジルコニアのマルテンサイト変態の臨界応力よりもはるかに大きいことを示した。亀裂進展抵抗曲線(R-曲線)はわずか数マイクロメートルの亀裂進展で急激に増加し、10.9MPa m1/2に達し、強度と靱性を両立する靱性強化機構であることを実証した。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] 南カリフォルニア大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ドイツ電子エレクトロン(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ドイツ電子シンクロトロン(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Evaluation of effects of crack deflection and grain bridging on toughening of nanocrystalline SiO 2 stishovite2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Kimiko、Nishiyama Norimasa、Shinoda Yutaka、Akatsu Takashi、Wakai Fumihiro
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: 37 号: 15 ページ: 5113-5117

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2017.06.047

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Picosecond amorphization of SiO2 stishovite under tension2017

    • 著者名/発表者名
      Misawa Masaaki、Ryuo Emina、Yoshida Kimiko、Kalia Rajiv K.、Nakano Aiichiro、Nishiyama Norimasa、Shimojo Fuyuki、Vashishta Priya、Wakai Fumihiro
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 3 号: 5 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1126/sciadv.1602339

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Strength and toughness of nano crystalline SiO2 stishovite toughened by fracture-induced amorphization2017

    • 著者名/発表者名
      Kimiko Yoshida, Norimasa Nishiyama, Masato Sone, Fumihiro Wakai
    • 雑誌名

      Acta Materializa

      巻: 124 ページ: 316-324

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2016.11.014

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Micro-mechanical test method for searching toughening mechanisms operating at nanoscale2017

    • 著者名/発表者名
      F. Wakai, K. Yoshida, M. Sone, N. Nishiyama
    • 学会等名
      15th Conference and Exhibition of the European Ceramic Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Large increase in fracture resistance of nano-crystalline stishovite made from silica glass2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida, N. Nishiyama, M. Sone, F. Wakai
    • 学会等名
      CerSJ-GOMD Joint Symposium on Glass Science and Technologies
    • 発表場所
      Kyoto University, Yoshida campus
    • 年月日
      2016-11-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高硬度・高靭性ナノ多結晶スティショバイトの微細組織と機械的特性2016

    • 著者名/発表者名
      吉田貴美子,西山宣正,若井史博
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成28年度秋季大会
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス
    • 年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノメートル領域までのアルミナの破壊靭性の粒径依存性2016

    • 著者名/発表者名
      関根 理沙子、吉田 貴美子、篠田 豊、赤津 隆、曽根 正人、明渡 純 、若井 史博
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第29回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 高圧相SiO2(スティショバイト)の破壊誘起アモルファス化による新奇高靭化機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      吉田貴美子,西山宣正,若井史博
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第29回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Microscopic R-curve behavior and fracture strength of nanocrystalline stishovite toughened by fracture-induced amorphization2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida, F. Wakai, N. Nishiyama
    • 学会等名
      6th International Congress on Ceramics
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscopic R-curve behavior and fracture strength of nanocrystalline stishovite toughened by fracture-induced amorphization,2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida, F. Wakai, N. Nishiyma
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Ceramics, Solid State Studies
    • 発表場所
      Mount Holyoke College, South Hadley, MA, USA
    • 年月日
      2016-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロカンチレバー試験片による高硬度・高靭性ナノ多結晶スティショバイトの破壊抵抗及び強度評価2016

    • 著者名/発表者名
      吉田貴美子、西山宣正、曽根正人、若井史博
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス
    • 年月日
      2016-05-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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