| 研究概要 |
本研究は、固体の変形・破壊に至る現象を、マクロな観点からレーザ干渉計測、及びミクロな観点から原子間力顕微鏡観察(AFM)や電子放出などのフラクト放射計測を通して、変形・破壊現象をモニターしようというものである。
電子放射計測については、小型冷凍機を組み込むことにより、極低温/高真空の実験装置を作製した。現在、試料を室温から20Kまで冷却することができ、真空度はターボとイオンポンプを用いて約10^<-6>Paである。測定対象物は、Mg,Al材料をはじめ、FRPなどの非金属材料、Pb-Snはんだ、pbフリーのはんだ材で、レーザはんだ付け接合面をせん断あるいはクリープ破壊させ、光学顕微鏡やAFMの表面観察結果とフラクト放射との関係について調べている。また、質量分析計により破壊時に生じた飛散分子の同定も試みている。特に、Mg試料については、塑性変形や破壊する際の電子放射強度および破壊後に長時間にわたって観察される電子放射と酸素分圧の影響について調べるとともに、破壊後の試料を顕微鏡で観察し、破面と電子放射の強度とを関連づけることにより、塑性変形のプローブとしての可能性を見いだした。
変形のための光計測法として、電子スペックルパターン干渉法(ESPI)に加え、光計測において厳しい環境下での使用の可能性がある電子スペックル写真法(ESP)も試み、SUS,Al,Ti等の金属材料に加えFRPやテフロン、アルミナ、石英ガラスなどの非金属材料についても調べた。観測用の低温真空クライオスタットを液体窒素のタンクから小型He冷凍機に改良することにより、数十K付近から室温まで昇温させた場合の変形挙動をリアルタイム(この場合:TVレート)で観測することができるようになった。さらにビデオで録画することにより繰り返し変形挙動の観測が可能であることを確認した。さらにESPIにフーリエ変換法を取り入れることにより干渉縞1本以下のひずみで、10^<-7>オーダーに相当する測定が可能になり、石英ガラスのような低熱膨張率の材料でも観察可能になった。その結果、熱膨張率として10^<-7>〜10^<-4>/Kの幅の観察域を持つ計測法にすることが出来た。
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