白色干渉計を用いた“その場”観察用マイクロ破壊試験機の開発

开发使用白色干涉仪进行“原位”观察的微观破坏性测试机

基本信息

批准号：
25917029
负责人：
山室賢輝
金额：
$ 0.38万
依托单位：
国立大学法人熊本大学
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25917029/
关键词：
マイクロ材料試験その場観察白色干渉計

项目摘要

1. 目的材料のマクロな機械的性質は, 結晶粒径や析出物など微視組織の機械的性質に依存しており, 組織制御によって材料特性を向上させている, したがって, このような微小レベルで機械的性質を調査することが, 新たな材料開発へとつながる. そこで本研究では, 材料のミクロ組織や薄膜等から作製したミクロン～サブミクロンサイズの部材に対する破壊試験機の開発を行った, またCCDカメラを用いて"その場"観察を行うことで, 材料の変形や破壊のメカニズム解明への寄与を検討した.2. 試験機概要作製した試験機は大まかに①Y-Zステージ, ピエゾアクチュエータ, ロードセル, ダイヤモンド圧子からなる試験荷重部, ②Xステージ, α-βステージ, θステージからなる試料ホルダ部, ③白色干渉計と通常の光源からなる観察部の3つからなる. 今回開発した試験機では, 荷重方向真横から観察することで, 白色干渉計測定および動画撮影を可能とした仕様になっている. また試験片にごく微小な変位を与えるために, アクチュエータとしてチタン酸ジルコン酸鉛の圧電素子を用いた. このアクチュエータは最大で38㎛の変位を与えることが可能であり, その変位はアクチュエータ中に組み込まれた容量型変位計によって計測され, フィードバック制御をこの信号により行っている. また, 変位を与える際にはコントローラから変位または電圧をアナログ制御することが可能であるため, 本試験機は一台で, 曲げ試験, 引張試験, 破壊試験のみならず, 疲労試験へも対応している.3. 結果作製した試験機を用いて10x10x50㎛の片持ち梁に対し破壊試験を実施したところ, 動画観察においては亀裂導入とその荷重変化の対応が明確に観察された. また白色干渉計においては, 変形に伴う表面起伏の変化が観察され, 今後の研究で, 材料の変形や破壊のメカニズム解明への寄与を十分に果たすと思われる結果を得た.

1。目标材料的宏机械性能取决于微观结构的机械性能，例如晶粒尺寸和沉淀物，以及通过组织控制改善材料特性。因此，研究机械性能在如此小的水平上导致了新材料的发展。因此，在这项研究中，我们开发了一种由微观结构和材料薄膜制成的微米至亚微米大小的裂缝测试仪，还研究了通过使用CCD摄像头进行“静脉内”观察结果来阐明材料变形和断裂机制的贡献。2。测试机概述大致制造的测试机包括①测试负载部分，由Y-Z阶段，压电执行器，负载电池和钻石凹痕组成，②样品持有器部分由X级，α-β阶段和θ阶段组成，3）组成了三个部分：白色干涉表和正常灯的optective Section。这次开发的测试机旨在通过直接从负载方向观察到白色干涉仪的测量和视频拍摄。此外，为了将非常小的位移施加到测试样品中，用锆钛酸钛酸盐制成的压电元件用作执行器。该执行器可以提供多达38℃的位移，并通过内置在执行器中的电容式位移仪测量位移，并使用此信号进行反馈控制。此外，在应用位移时，可以模拟控制器的位移或电压控制，因此该测试机不仅与弯曲测试，拉伸测试和破坏测试兼容，而且还与疲劳测试相兼容。3。结果，使用产生的测试机，在10x10x50㎛悬臂梁上进行了断裂测试，在视频观察中，清楚地观察到了裂纹引入和负载变化之间的对应关系。此外，在白色干涉仪中观察到了由于变形而导致的表面起伏的变化，并且未来的研究获得了结果，这些结果被认为有助于阐明材料变形和断裂机制。