| 研究概要 |
本研究では,振動試験に用いられる動電型加振機およびオーディオスピーカーを用いて,微小な荷重を精度良く負荷することのできる疲労試験機を開発するとともに,素材を試験機に取付けた状態で,電解研磨によって微小断面部を製作することのできる装置を開発し,マイクロマシン部材の疲労強度評価を行うための試験を実施した.供試材として,工業用純鉄及び工業用純アルミニウムを用いた結果,いずれの材料においても,疲労破断は大きくばらついた.しかしながら,破壊確率を破断繰返し数の関数としてワイブル確率紙にプロットしたところ,アルミニウムの疲労寿命は試験片寸法に依存しなかったが,純鉄の場合,試験片が小さくなるほど疲労寿命が短くなる傾向が明らかとなった.さらに,破面の形態と疲労寿命には対応関係があった.工業用純アルミニウムの場合,疲労寿命が短いものは,大きく塑性変形して破面のほとんどないことが多く,疲労寿命が長い場合,延性破面あるいは疲労破面が存在する傾向が見られた.純鉄では,疲労寿命が長い場合,中心部が大きくくびれ最終破面が延性破壊している傾向があった.
マイクロマテリアルでは,疲労き裂発生過程が支配的であると考えられたため,走査型原子間顕微鏡を用いて,疲労すべり帯の成長とすべり帯からの疲労き裂発生過程を詳細に観察した.その結果,すべり帯からき裂に移行すると,すべり帯の寸法が急増することが明らかになった.
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