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2015 年度 実績報告書

金属細線周りの熱的境界条件の能動的制御と省エネルギー熱処理技術への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26630002
研究機関東北大学

研究代表者

燈明 泰成  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50374955)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード金属細線 / 熱的境界条件 / 熱処理 / 省エネルギー / 降伏荷重
研究実績の概要

1.金属細線の局所的な熱処理 真空環境下において、十分な熱容量を有する通電プローブを用いて直径25umのCuマイクロ細線に通電することで、当該マイクロ細線の均一な昇温を実現し、これにより通電区間内においてマイクロ細線の結晶粒を均一に成長させることに成功した。前年度に構築した理論伝熱モデルより必要な電流値を算出し、様々な温度と通電時間でマイクロ細線の熱処理を行った。
2.組織観察による熱処理区間の検証 上記(1)で様々な条件下で熱処理したCuマイクロ細線の表面を走査イオン顕微鏡で観察し、熱処理の前後でマイクロ細線の結晶粒がどのように成長したかを調査したところ、373Kなる比較的低い温度で当該マイクロ細線の結晶粒成長が飽和することがわかった。また通電時間を変化させて結晶粒を成長させたところ、わずか数分程度でマイクロ細線の結晶粒成長が飽和し、本手法により極めて短時間、かつ加熱炉等を用いる従来手法と比較して省エネルギーで金属細線の熱処理が行えることを明らかにした。
3.微小区間曲げ試験による軟化の確認 顕微鏡観察下において、異なる温度で熱処理したCuマイクロ細線の微小区間曲げ試験を実施して当該マイクロ細線の荷重-変位曲線を取得したところ、熱処理により降伏荷重は半分以下に、また降伏後の変位に対する荷重の増分も大いに低下し、熱処理によりマイクロ細線が確かに軟化したことを確認した。特にわずか323Kの熱処理でも当該マイクロ細線が十分に軟化することが確認された点は特筆すべきである。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] 金属細線内に生じるジュール熱を用いた温度分布の制御と熱処理への応用2016

    • 著者名/発表者名
      松土 陽平,燈明泰成
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第51期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学工学部青葉記念会館(仙台市)
    • 年月日
      2016-03-11
  • [学会発表] 電流付与下における金属極細線の微細結晶粒の成長について2015

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成, 松土 陽平
    • 学会等名
      日本機械学会 第23回機械材料・材料加工技術講演会 (M&P2015)
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス (東広島市)
    • 年月日
      2015-11-15
  • [学会発表] Structural Modification of Cu Microwires Having Nanosized Grains using Joule Heat2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tohmyoh, Y. Matsudo
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015 (ATEM’15)
    • 発表場所
      Loisir Hotel Toyohashi (豊橋市)
    • 年月日
      2015-10-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 金属極細線の接合と機能の創出2015

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成
    • 学会等名
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      弘前大学文京キャンパス (弘前市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロスケール電位差法による白金極細線の溶接部の評価2015

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成, 藤森 將太
    • 学会等名
      日本材料学会 第64期通常総会・学術講演会
    • 発表場所
      山形大学米沢キャンパス (米沢市)
    • 年月日
      2015-05-24

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公開日: 2017-01-06  

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