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金属ナノ構造体のクリープ破壊の力学

研究課題

研究課題/領域番号 17H01239
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

平方 寛之  京都大学, 工学研究科, 教授 (40362454)

研究分担者 近藤 俊之  大阪大学, 工学研究科, 助教 (70735042)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
45,630千円 (直接経費: 35,100千円、間接経費: 10,530千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2018年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2017年度: 31,980千円 (直接経費: 24,600千円、間接経費: 7,380千円)
キーワードナノ・マイクロ材料力学 / 微小材料強度学 / 破壊力学 / クリープ / ナノマイクロ材料力学
研究成果の概要

本研究では,金属ナノ構造体のクリープ機構を解明して,クリープ破壊の力学基盤を構築することを目的とする.このため,電子顕微鏡その場観察下におけるクリープ実験方法を開発して,AuおよびAl単結晶ナノ構造体に対するクリープ実験を実施した.その結果,クリープ特性には「小さいほど強い」寸法効果が存在すること,微小転位ループを導入することによりクリープ抵抗が向上すること,および,クリープ強度は切欠きにより弱化することを明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

微細構造物の構成要素として用いられる寸法がサブµmからnmオーダーの金属ナノ構造体では,クリープが主要な変形・破壊機構になる.しかし,金属ナノ構造体のクリープ現象の詳細は解明されていなかった.本研究成果は,典型的な金属ナノ構造体のクリープ特性,とりわけクリープ変形機構とクリープ破壊の力学に関する新たな知見を与えるものであり,ナノデバイスの長期信頼性設計に合理的な指針を提供するものである.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Size effect on tensile creep behavior of micrometer-sized single-crystal gold2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirakata, Kousuke Shimbara, Toshiyuki Kondo and Kohji Minoshima
    • 雑誌名

      Materialia

      巻: 1 ページ: 221-228

    • DOI

      10.1016/j.mtla.2018.05.004

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Size effects on creep and creep fracture mechanisms of single-crystal metallic nanomaterials2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki HIRAKATA, Takayuki NAGASHIMA, Kotaro YAMAGUCHI, Takahiro SHIMADA
    • 学会等名
      2019 MRS Fall Meeting and Exhibits, Boston, USA
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Creep and fracture mechanisms in submicron-sized single crystal metals2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki HIRAKATA, Takayuki NAGASHIMA, Kotaro YAMAGUCHI, Takahiro SHIMADA
    • 学会等名
      The 6th Joint-Symposium on Mechanics of Advanced Materials & Structures 2019 (JSMAMS 2019), Hamanako Resort & Spa The Ocean, Hamamatsu, Shizuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Creep fracture of submicrometer-sized single crystal Al2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki NAGASHIMA, Kotaro YAMAGUCHI, Takahiro SHIMADA, Hiroyuki HIRAKATA
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2019 (ATEM’19), TOKI MESSE (Niigata Convention Center), Niigata, Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Creep properties of submicrometer-sized single-crystal Al2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro YAMAGUCHI, Ryoma KISHINO, Takahiro SHIMADA and Hiroyuki HIRAKATA
    • 学会等名
      15th Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength (APCFS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Creep crack propagation in submicrometer-thick Au films2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki HIRAKATA, Hiroyuki INOUE, Toshiyuki KONDO and Kohji MINOSHIMA
    • 学会等名
      15th Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength (APCFS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] サブミクロン単結晶 Al のクリープ特性と寸法効果2018

    • 著者名/発表者名
      山口功太郎,岸野遼馬,嶋田隆広,平方寛之
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ナノ・マイクロ構造体・薄膜のクリープ特性2018

    • 著者名/発表者名
      平方寛之
    • 学会等名
      日本材料学会第161回破壊力学部門委員会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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