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XRD法を用いた金属薄膜による繰返し応力測定法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K04239
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
研究機関鳥取大学

研究代表者

小野 勇一  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (50335501)

研究分担者 森戸 茂一  島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (00301242)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード応力・ひずみ測定 / 実験応力解析 / 金属疲労 / めっき法 / 応力・ひずみ計測
研究開始時の研究の概要

本研究では,金属薄膜として銅薄膜とニッケル薄膜を対象とし,種々の応力条件で発生した成長粒子をXRD法により解析し,ロットゲーリングファクターを計算する.このロットゲーリングファクターと二軸応力比との関係を調査し,主応力測定の較正式を導出する.初年度は,銅薄膜を対象とし,ロットゲーリングファクターの二軸応力比依存性を調査する.また,得られた結果の妥当性を検討するために,成長粒子の結晶方位をEBSD法により解析する.二年目はニッケル薄膜を対象とし,同様の調査を実施する.三年目は,本手法に及ぼす雰囲気温度の影響を調査し,較正式の温度依存性について調査する.

研究成果の概要

電着金属薄膜(銅薄膜,ニッケル薄膜)が繰返し負荷を受けることにより発生する成長粒子を利用した応力測定法において,成長粒子をXRD法により解析して得られる結晶学的特徴を利用した主応力測定法を新たに提案した.すなわち,成長粒子の配向度が二軸応力状態に依存して変化することをロットゲーリングファクターにより定量化して,主応力測定のための較正式を確立した.本手法は応力集中箇所などの微視的な領域の応力測定に有効な手法といえる.

研究成果の学術的意義や社会的意義

繰返し負荷により金属薄膜に発生する成長粒子をXRD法により詳細に解析した報告はこれまでになく,配向性が二軸応力に依存するという新たな知見が得られた.この結果はEBSD法により解析した結果とよく一致しており,妥当な結果であるといえる.この結晶学的特徴を応力測定に応用するという考え方が独創的であり,新規性があると考えられる.また,応力集中箇所などの微視的領域の繰返し応力を本手法により計測できるようになれば,安全・安心な機械の設計に貢献できるので,社会的意義も高いと言える.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] 電着銅薄膜に発生する成長粒子のXRD解析を利用した主応力測定法2023

    • 著者名/発表者名
      小野勇一,程 可,山本雄太
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会第53回応力・ひずみ測定と強度評価シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] XRD 法を利用した電着金属薄膜による繰返し二軸応力測定法2023

    • 著者名/発表者名
      山本雄太,程 可,谷村拓海,福田晟也,小野勇一
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第61期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Biaxial Stress Measurement using Electrodeposited Copper Foil2022

    • 著者名/発表者名
      K. Cheng, Y. Yamamoto, T. Tanimura and Y. Ono
    • 学会等名
      IWAEM'22
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cyclic Stress Measurement using XRD Analysis of Grains in Electrodeposited Copper Foil2022

    • 著者名/発表者名
      K. Cheng, Y. Yamamoto, T. Tanimura and Y. Ono
    • 学会等名
      ICMR2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] XRD法を利用した電着銅薄膜による繰返し主応力測定法2022

    • 著者名/発表者名
      山本雄太,谷村拓海,程 可,小野勇一
    • 学会等名
      日本実験力学会2022年度年次講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 電着銅薄膜を用いた繰返し応力測定法(X線回折環を用いた主応力の測定)2022

    • 著者名/発表者名
      山本雄太,和泉周良,小野勇一
    • 学会等名
      応力・ひずみ測定と強度評価シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 電着金属薄膜を用いた繰返し応力測定法(XRD法を用いた主応力測定)2022

    • 著者名/発表者名
      和泉周良, 山本雄太, 谷村拓海, 小野勇一
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第60期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] XRD 法を利用した電着銅薄膜による繰返し二軸応力測定法2021

    • 著者名/発表者名
      和泉周良,山本雄太,小野勇一
    • 学会等名
      2021年度 非破壊検査総合シンポジウム講演概要集
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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