2018 年度研究成果報告書

超高温環境下でのミクロ領域における変形分布計測システムの開発と応用

研究課題

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研究課題/領域番号	17K18144
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	機械材料・材料力学複合材料・表界面工学
研究機関	東京理科大学
研究代表者	井上遼東京理科大学, 基礎工学部材料工学科, 助教 (60756295)
研究協力者	垣澤英樹向後保雄
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード	変形計測 / 画像相関法 / コーティング / 複合材料
研究成果の概要	本申請課題では、セラミックス系複合材料などの高温構造部材の信頼性評価に不可欠な加熱・冷却時の材料の変形計測技術の開発を行った。画像相関法によってサファイアおよび多結晶アルミナの昇温中の変形量を計測した結果、1000℃を超えても観察・変形分布計測をできた。計測精度の改善を行なった後、有用性を示すために多層セラミックスコーティングの変形分布計測を行った。その結果、昇温中に材料の結晶化による体積変化に起因する亀裂の発生をその場観察するだけでなく、どこがどのように変形し割れが生じているかを可視化でき、本研究課題で確立した技術の有用性を示すことができた。
自由記述の分野	機械材料
研究成果の学術的意義や社会的意義	材料を問わず高精度の変形分布計測が可能となった。計測系の多くは従来の光学顕微システムと同様であり、周辺技術とともに発表すれば、汎用的な手法として普及することが期待できる。本研究の学術的意義は、高温での局所変形を支配するひずみをシミュレーションに頼ることなく実測可能となる点と考えている。セラミックス系の複合材料・セラミックスコーティング、その他の高温構造材料の実使用環境下での損傷や破壊機構の解明するための汎用的な装置として利用できるだけでなく、材料プロセスの開発を支援するツールとして材料科学の発展にも寄与できると考えている。