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金属ナノ材料を対象とした共振疲労試験手法の開発と疲労損傷メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 26630009
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
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

澄川 貴志  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80403989)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードナノ / マイクロ / 疲労 / 金属 / 両振り / 共振 / 高サイクル / 単結晶 / 固執すべり帯 / 突き出し/入り込み
研究成果の概要

ナノスケールの金属材料における疲労挙動を明らかにすることを目的として,共振疲労試験手法を開発した.1μm以下の金単結晶微小試験片に対して疲労試験を実施した結果,試験部表面に微細なすべり帯が発生した.このすべり帯の形成応力は150 MPa以上と見積もられ,バルク材における固執すべり帯の形成応力よりも6倍以上大きい.試験後の試験片の断面観察では,試験片表面近傍に約60 nmの幅の突き出し/入り込みが形成されていた.複数の試験片を用いて実験を行った結果,10μm以下の材料に発生する疲労損傷の様相は,バルク材の固執すべり帯と類似しているが,形成応力や形成寸法に寸法効果が存在することを明らかにした.

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] サブミクロンスケール厚さの高分子薄膜のクリープによる基板からの界面はく離特性2016

    • 著者名/発表者名
      河合江美, 澄川貴志, 北村隆行
    • 雑誌名

      材料

      巻: 65 号: 2 ページ: 176-181

    • DOI

      10.2472/jsms.65.176

    • NAID

      130005126259

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Substrate Temperature Control for the Formation of Metal Nano-helices by Glancing Angle Deposition2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sumigawa, H. Tanie, A. Sakurai, K. Iwata, S. Chen, T. Kitamura
    • 雑誌名

      Journal of Vacuum Science and Technology

      巻: 33(6) 号: 6 ページ: 060609-060609

    • DOI

      10.1116/1.4932516

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 斜め蒸着法で作製した銅らせん型ナノ要素集合薄膜の破壊強度支配因子2015

    • 著者名/発表者名
      澄川 貴志,河合江美,丸毛智也, 谷江尚史,北村隆行
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 81 号: 831 ページ: 15-00446-15-00446

    • DOI

      10.1299/transjsme.15-00446

    • NAID

      130005111462

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fracture Toughness of Silicon in Nanometer-scale Singular Stress Field2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sumigawa, S. Ashida, S. Tanaka, K. Sanada, T. Kitamura
    • 雑誌名

      Engineering Fracture Mechanics

      巻: 150 ページ: 161-167

    • DOI

      10.1016/j.engfracmech.2015.05.054

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fracture Mechanics Investigation on Crack Propagation in the Nano-Multilayered Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Guo Licheng, Takayuki Kitamura, Yabin Yan, Takshi Sumigawa, Kai Huang, Hongjun Yu
    • 雑誌名

      International Journal of Solids and Structures

      巻: - ページ: 208-220

    • DOI

      10.1016/j.ijsolstr.2015.03.025

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generalized Domain-Independent Interaction Integral for Solving the Stress Intensity Factors of Nonhomogeneous Materials2015

    • 著者名/発表者名
      H. Yu, T.Sumigawa, L. Wu, T. Kitamura
    • 雑誌名

      International Journal of Solids and Structures

      巻: 67-68 ページ: 151-168

    • DOI

      10.1016/j.ijsolstr.2015.03.035

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Size dependence of fatigue damage in sub-micrometer single crystal gold2014

    • 著者名/発表者名
      Hui Fang, Ryosuke Shiohara, Takashi Sumigawa, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Material Science and Engineering A

      巻: 618 ページ: 416-423

    • DOI

      10.1016/j.msea.2014.09.017

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Formation of Slip Bands in Nano-polycrystalline Copper under High-Cycle Fatigue of Si/Ti/Cu/SiN Nanoscale Material2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sumigawa, Kenta Matsumoto, Hui Fang, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Material Science and Engineering A

      巻: 608 ページ: 221-228

    • DOI

      10.1016/j.msea.2014.04.085

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ナノスケールの特異応力場を有する Si 中のき裂の伝ぱ基準評価2015

    • 著者名/発表者名
      澄川 貴志
    • 学会等名
      第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      新潟朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-11-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] GLAD法で作製したSiナノらせん要素の引張特性2015

    • 著者名/発表者名
      澄川 貴志
    • 学会等名
      GLAD法で作製したSiナノらせん要素の引張特性
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      2015-11-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 低温制御GLAD 法による銅ナノらせん要素の作製2015

    • 著者名/発表者名
      澄川 貴志
    • 学会等名
      第一回材料WEEK
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2015-10-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] DOD法で作製したSiナノらせん要素単体に対するその場観察負荷試験2015

    • 著者名/発表者名
      澄川 貴志
    • 学会等名
      日本材料学会第64期学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Si単結晶におけるナノスケールの特異応力場を有するき裂の伝ぱ基準2015

    • 著者名/発表者名
      澄川 貴志
    • 学会等名
      機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ・ナノ金属の疲労2014

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      日本材料学会理事会主催企画 微小材料強度学研究集会 実験編
    • 発表場所
      京都市 日本材料学会
    • 年月日
      2014-12-25 – 2014-12-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高サイクル疲労下におけるブミロン金単結晶のすべり帯形成2014

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      日本機械学会 第6回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      松江市 くにびきメッセ
    • 年月日
      2014-10-20 – 2014-10-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ多結晶銅の疲労すべり帯形成に及ぼす微視組織の影響2014

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      2014 年度日本機械学会年次大会
    • 発表場所
      東京電機大学
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノ・マイクロ構造体を対象とした力学実験とその強度特性2014

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      機械学会関西支部 第一部会
    • 発表場所
      大阪市 機械学会関西支部
    • 年月日
      2014-09-02
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ・マイクロ微小構造体に対する力学実験と機械強度評価2014

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      日本材料学会 分子動力学部門委員会
    • 発表場所
      京都市 キャンパスプラザ京都
    • 年月日
      2014-07-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ/サブミクロンスケール金単結晶の疲労すべり帯形成に関する寸法依存性2014

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2014材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      福島大学
    • 年月日
      2014-07-18 – 2014-07-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [図書] Fracture Nanomechanics 2nd edition2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kitamura, T. Sumigawa, H. Hirakata, T. Shimada
    • 総ページ数
      323
    • 出版者
      Pan Stanford Publishing
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 京都大学大学院工学研究科 材料物性学研究室ホームページ

    • URL

      http://kitamura-lab2.p2.weblife.me/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-05-10  

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