2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Local Strengthening Method for Micro Mechanical Components Using FIB Irradiation Induced Martensitic Transformation
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21K18832
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
高島 和希 熊本大学, 国際先端科学技術研究機構, 卓越教授 (60163193)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 集束イオンビーム / マルテンサイト変態 / 材料強化 / MEMS / 微小集積機械デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、304オーステナイト系ステンレス鋼の微小領域に集束イオンビーム(FIB)照射により形成されるマルテンサイトの結晶方位やそのバリアントの関連を検討するとともに、照射領域の機械的性質評価を試みた。
供試材としては、市販のSUS304鋼を用い、熱処理により結晶粒を100μm程度まで粗大化させ、表面を鏡面研磨したものを用いた。次に、EBSD(電子線後方散乱回折)を用いて、試料表面の結晶粒の面方位を調べ、代表的な結晶面である(100)、(110)、(111)の結晶粒を選択し、結晶粒内の微小領域(10μm×10μm)に対して、Gaイオンを用いた集束イオンビーム(FIB)照射を行った。
2021年度の成果より、3 nA以上の照射電流でオーステナイト(γ)相からマルテンサイト(α’)相への相変態が生じることが確認されていることから、2022年度は照射電流を3 nAに固定して照射を行い、生成したマルテンサイトのバリアント解析を行った。その結果、(001)面に照射した場合4つのバリアントが、(110)面に照射したときには主として2つのバリアントが、 (111)面に照射したときは主として3つのバリアントが形成されていた。マルテサイトは(111)に沿って形成されることから、マルテンサイトはFIBによって(111)面上に誘起されるせん断力によって形成されると考えられる。このことはFIB照射方向を変えることで、形成されるマルテンサイト晶の方位を制御できることを示唆している。次に、実際に10μmサイズの微小片持ち梁試験片をFIBにより作製したが、試験片作製時にもFIB照射によりマルテンサイトが発生することが判明した。そこで代替として照射領域と非照射領域の微小押込み抵抗の計測を行った結果、照射領域において押込み抵抗の上昇が認められ、FIB照射により微小領域の強度を向上できることを確認した。
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[Journal Article] Origin of non-uniform plasticity in a high-strength Al-Mn-Sc based alloy produced by laser powder bed fusion2022
Author(s)
D. Bayoumy, K. Kwak, T. Boll, S. Dietrich, D. Schliephake, J. Huang, J. Yi, K. Takashima, X. Wu, Y. Zhu, A. Huang
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Journal Title
Journal of Materials Science and Technology
Volume: 103
Pages: 121-133
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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