2009 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ結晶金属薄膜の疲労損傷機構に関する微視破壊力学的研究
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21360055
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
田中 啓介 Meijo University, 理工学部, 教授 (80026244)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
來海 博央 名城大学, 理工学部, 准教授 (30324453)
藤山 一成 名城大学, 理工学部, 教授 (20410772)
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| Keywords | 材料力学 / 疲労 / 破壊力学 / 薄膜 / ナノ結晶 / 電着法 / 疲労損傷機構 / 微視力学 |
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| Research Abstract |
1.電着法によって創製されるニッケル薄膜の結晶粒径と電着条件との関係を求めた。光沢剤の量を0、0.25、0.5、1.0、1.5、2g/Lと6種類に変化させ、また、電着温度を40、50℃の2種類の条件、計12種類の条件で電着薄膜を創製し、X線法で結晶粒径を測定した.光沢剤の量が多くなるほどまた、温度が低いほど結晶粒径は小さくなり、結晶配向は、粒径が小さいときには200配向をし、粒径が15nm程度以下になるとランダム配向をする。また、これらのナノ結晶薄膜の結晶構造はイオン走査型顕微鏡によっても観察可能であることを確認した。
2.引張り特性の及ぼす結晶粒径の影響を明らかにした。降伏応力および引張強度は、結晶粒径の微細化によりHall-Petch則に従って上昇するが、配向性によって関係式は異なった。また、破断延性は15nm以下のナノ結晶領域で、粒径の微細化により上昇し、変形機構の遷移が推察された。
3.X線回折法により変形中の応力ひずみ関係とともに、回折プロファイルの計測を行う、負荷装置を試作し、変形中のナノ結晶構造の変化を測定するための準備が完了した。
4.電着法で作成したニッケルナノ結晶薄膜において、結晶粒径がほぼ同じ15nm程度で、200配向膜とランダム配向膜に対して、疲労試験を行い、配向性がS-N特性に及ぼす影響について検討した結果、S-N特性は配向性にはあまり影響されないことが明らかになった。また、疲労き裂進展抵抗は200配向膜の方がやや大きいが、ランダム配向との差は大きくない。
5.多結晶薄膜の有限要素法モデルをもとに弾性異方性を考慮した弾性有限要素解析を行い、薄膜の弾性定数、多結晶中の各結晶の応力分布を、結晶異方性を考慮して検討し、実験と比較した。・
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