| 研究概要 |
本研究では,工業用純アルミニウムおよび工業用純鉄を用いて,マイクロマテリアルの疲労強度評価を行うための試験機を開発し,大気中および腐食環境中における疲労寿命と破断形態を調べた.また,ロックインアンプを用いた交流電位差法によって,疲労試験中の抵抗変化を測定し,マイクロマテリアルの破壊メカニズムについて検討した.また,その破断形態をSEMを用いて観察した.
まず,定電流を流した場合,電位変化には下記のような二つの傾向が見られた.工業用純アルミニウムにおいては,試験開始後から最終破断に至るまで電位が連続的に上昇し続ける.工業用純鉄の場合は試験開始後,電位差がほぼ一定で,破断直前に大きく増加する.この理由として,前者では微小なき裂の伝ぱが疲労寿命の大部分を占めており,後者の場合,き裂の発生が疲労寿命の大部分を占めていることが考えられる.
工業用純アルミニウムにおいては,同一応力で試験をしたもののうち,疲労寿命の長いものにはぜい性的な疲労破面がみられ,疲労寿命の短いものについては,破面中にぜい性的な部分と延性的な部分の両方が見られた.工業用純鉄の場合は,延性的な破面のみが見られた.
以上の他にも,マイクロマシン部材として多用されている単結晶シリコンの疲労試験も行ったが,この場合,疲労破壊しなかった.
マイクメマテリアルでは,疲労き裂発生過程が重要であるため,バルク材の疲労き裂発生過程を原子間力顕微鏡を用いて観察した.その結果,すべり帯からき裂が発生するときの入り込みの深さは,すべり方向によって異なっていたが,そのときのすべり量は,すべり方向および応力振幅によらず一定となっていた.
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