研究課題
基盤研究(C)
近年、マイクロマシンが自動車、航空機、人工衛星、生体医学など様々な分野に応用され、それらの設計寿命が10年を超えることもしばしばある.その際、マイクロマシンに使用されるマイクロマテリアルの損傷機構や強度信頼性に関する情報は極めて重要である.一方、材料の寸法がミクロン・ナノメーター迄に減少される場合、体積に比べて表面積の割合が大きく環境の影響が受けやすくなり、バルク材料と著しく違った物性や力学的性能を示すことは多くの研究によりすでに明らかにされている.また、疲労に(直接・間接)起因したマイクロマテリアルの破壊は全体の約9割を占めているため、一旦発生したき裂が従来のバルク材料における疲労限界速度、1nm/cycleで進展した場合、数千サイクルの問にマイクロデバイスが破壊されてしまう。即ち、寿命・予寿命予測可能な信頼性のあるマイクロシステムの実現にあたっては、1nm/cycle以下のき裂伝ぱ特性を把握することが極めて重要である。しかしながら、1nm/cycleより遅い速度で伝ぱする疲労き裂の伝ぱ特性を解明する際、従来の疲労試験法では長い歳月が要し現実的ではない。本研究では、超音波疲労実験法を利用して、代表的マイクロマテリアルであるアルミ合金とニッケル基超合金におけるナノオーダ疲労き裂伝ぱ特性、とくにき裂伝ぱ下限界の有無について調べた。また、本合金のナノオーダ疲労き裂伝ぱ特性に及ぼすひずみ速度の影響を疲労破壊機構の観点から検討した。さらに、実用上重要となる環境(湿度・温度)の影響を明らかにした。
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