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2019 年度 実績報告書

力学的ナノ欠陥制御工学の創成

研究課題

研究課題/領域番号 18K18807
研究機関京都大学

研究代表者

澄川 貴志  京都大学, 工学研究科, 准教授 (80403989)

研究分担者 嶋田 隆広  京都大学, 工学研究科, 准教授 (20534259)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
キーワード転位 / 欠陥制御 / 繰り返し変形 / ナノ / 自己組織化
研究実績の概要

R1年度は当初の計画に従って研究を実施した。複雑な力学環境下での疲労挙動を得ることを目的として、まず、多重すべり方位([001]方位を負荷軸とする試験片および二重すべり方位)を有する試験片(銅(Cu))を用意し、繰り返し負荷試験を実施した。その結果、疲労損傷挙動に対して交差すべりは影響するものの、マクロ材のような顕著な繰り返し加工硬化は生じないことがわかった。透過型電子顕微鏡を用いた内部観察では、複数のすべりの活動により、単一すべり方位の場合とは異なる円柱状の転位の壁構造が試験片中心部の形成されていた。この結果を基に各すべり系に作用する力学状態を検討し、疲労下部組織の形成に及ぼす試験片表面、および、複数のすべりの活動の力学的影響を明らかにした。さらに、粒界(界面)の力学的作用を明らかにするために、試験片内に一つの粒界(Σ3(111)粒界)を有する双結晶試験片を作製した。粒界を負荷軸に対して平行に設置した場合と、角度を持つように設置した場合とでは、その疲労損傷挙動に大きな差異を生じた.特に負荷軸と粒界が平行な場合、疲労損傷であるすべりは交差すべりにより粒界を貫通した。疲労損傷が粒界を貫通したことにより、力学的な検討が困難となったことから、Cu単結晶試験片の側面に蒸着によって異材(タングステン)を貼り付けた双結晶試験片した。本試験片は、Cu単結晶のみが降伏するため、結晶の疲労損傷に及ぼす界面の影響を純粋に抽出することでき、界面の力学効果を明らかにすることに成功した。以上の得られた知見に基づいて、材料・寸法・形状を設計した試験片を用意して実験を行い、マクロ材とは異なる所望の転位構造を得ることに成功した。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Nonlinear Elasticity in Meta-Film Comprising of Nano-Helices2020

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kaneko, Tetsuya Yukishita, Takashi Sumigawa, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 695 ページ: 137749

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.137749

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Load-dependence of Damage Process in Tension-compression Fatigue of Microscale Single-crystal Copper2020

    • 著者名/発表者名
      Kai Huang, Takashi Sumigawa, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 133 ページ: 105415

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2019.105415

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Contact Area Measurement of Micron-sized Metal-coated Polymer Particles under Compression2020

    • 著者名/発表者名
      Molly Bazilchuk, Takashi Sumigawa, Takayuki Kitamura, Zhiliang Zhang, Helge Kristiansen, Jianying He
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Sciences

      巻: 165 ページ: 105214

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.105214

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 斜め蒸着法で作製した銅ナノらせん要素集合薄膜の優れた疲労強度特性2019

    • 著者名/発表者名
      金子遼太,山本幹也,澄川貴志,北村隆行
    • 雑誌名

      材料

      巻: 68(11) ページ: 845-851

    • DOI

      https://doi.org/10.2472/jsms.68.845

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Experimental Contrivance on Competitive Cracking in Multilayered Nano-structures2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kitamura, Takashi Sumigawa, Kai Huang, Yabin Yan, Li-cheng Guo
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Fracture Mechanics

      巻: 100 ページ: 319-327

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2019.01.033

    • 査読あり
  • [雑誌論文] FE-SEM in situ Observation of Damage Evolution in Tension-compression Fatigue of Micro-sized Single-crystal Copper2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sumigawa, Shin Uegaki, Tetsuya Yukishita, Shigeo Arai, Yoshimasa Takahashi, and Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: A764 ページ: 138218

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138218

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Experimental Methodology on Fracture Toughness of Micro-Scale Polymer Resins under In Situ Observation2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kaneko, Eiichi Kaneko, Takashi Sumigawa, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Material Design & Processing Communications

      巻: 2(1) ページ: e102

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/mdp2.102

    • 査読あり
  • [学会発表] Fatigue of Micro-sized Copper Single Crystal Specimen under Fully-reversed Axial Loading2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sumigawa
    • 学会等名
      5th International Conference on Materials and Reliability (ICMR-2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SEMピコインデンターを用いた微小材料の強度特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      ブルカージャパン株式会社京都大学ナノテクノロジーハブ拠点共催『試料最表面の形状・物性を探る』~ナノプローブ表面特性評価技術セ ミナー~
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ金属の引張圧縮疲労2019

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      日本機械学会 マイクロ・ナノ工学部門主催 第10回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ金属の疲労挙動観察2019

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      日本金属学会 2019年 秋季(第165回)講演大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子顕微鏡内での微小材料の強度評価実験2019

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      第11回 RC278「産業変革期の電子実装技術における信頼性設計と熱制御に関する研究分科会」
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロサイズの銅単結晶試験片の引張圧縮繰り返し変形挙動2019

    • 著者名/発表者名
      澄川貴志
    • 学会等名
      M&M2019 材料力学カンファレンス
  • [学会発表] 双晶境界を有するマイクロ銅の引張圧縮疲労過程その場観察2019

    • 著者名/発表者名
      安井千央
    • 学会等名
      M&M2019 材料力学カンファレンス
  • [学会発表] ひずみ負荷を受ける微小強誘電体中のナノドメイン構造変化のその場観察2019

    • 著者名/発表者名
      日笠健
    • 学会等名
      日本材料学会 第5回材料WEEK ワークショップ
  • [学会発表] Siナノ非線形ばねの作製とその場観察引張試験2019

    • 著者名/発表者名
      金子遼太
    • 学会等名
      日本材料学会 第4回マルチスケールシンポジウム
  • [学会発表] 微小BaTiO3単結晶中のナノドメイン構造の引張負荷応答2019

    • 著者名/発表者名
      日笠健
    • 学会等名
      日本材料学会 第4回マルチスケールシンポジウム

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公開日: 2021-01-27  

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