超微小硬度計と原子間力顕微鏡を一体化した固体表面力学計測装置の試作

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12354005
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 増田 俊明 静岡大学, 理学部, 教授 (30126164)
• Keywords: 超微小硬度計 / 原子間力顕微鏡 / 点接触変形 / ビッカース圧子 / 石英 / ヤング率 / レオロジー / 圧力

Research Abstract

押し込み変位を正確に測定するために、超鋼合金を試料とし、圧子には平坦ダイヤモンドを使用して荷重-変位曲線を作成した。そして、ダイヤモンドと超鋼合金が変形をしないと仮定して、すべての変位を超微小硬度計の装置本体が弾性変形していると考えると、従来の測定で得られる荷重-変位曲線の意味がより正確に把握できるようになった。すなわち、従来の測定では試料の変形だけでなく超微小硬度計の装置本体の変形も加算されていたことになる。今後は正確な押し込み深さが読みとれることになる。これによりヤング率や塑性変形のデータ解釈の精度が上がった。
定荷重保持状態でバーコビッチ圧子を石英試料に押しつけてその押し込み深さの変位を調べることで、石英のレオロジーのパラメータが測定できることがわかった。実際に行ってみた結果、応力べき指数は100を超えることがわかった。通常の変形実験では応力べき指数は4〜5程度の値を採ることが知られているので、この100以上という値をどのようにとらえればいいのか検討中である。
ヤング率の圧力依存性について検討を行っている。圧力が高くなるとヤング率は一定の割合で高くなることがわかった。かかった圧力の最高の値は約200ギガパスカルである。通常のヤング率の実験ではこの圧力は出せないので、超微小硬度計を利用したヤング率測定は、新しい高圧力学物性に関する情報を獲得する手段として利用できることがわかった。

Research Products

• [Publications] Masuda, T., Shibutani, T., Ochiai, T., Akagi, S., Yamaguchi, H., Kugimiya, Y, Miyake, T.: "Lateral variation of differential stress along the Sambagawa metamorphic belt, Japan"Journal of Metamorphic Geology. (in press). (2004)
• [Publications] Masuda, T., Kimura, N.: "Can Newtonian viscous-matrix model be applied to the microbondinage of columnar minerals in metamorphic tectonices"Journal of Structural Geology. (in press). (2004)