アモルファス合金の超急速加熱制御・ナノ3次元形状転写加工法の開発

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1.超急速加熱下のガラス遷移,結晶化挙動,過冷却液体域ΔTxの出現と,粘性挙動の実験的解析高速・大電流FETを用いた直接通電加熱方式の超急速加熱(〜106K/s)実験装置を試作した.PbSe熱輻射計により超急速加熱下の温度を計測し,同時に変形,応力緩和挙動をしらべた.Zr基アモルファス合金について,急速加熱下の構造緩和,Tg,Tx,ΔTxの挙動を調べた結果,加熱速度を1K/sから100K/sにすると,粘性係数が1/100になることが明らかとなり,急速加熱加工法のナノ成形加工への有効可能性が明らかとなった.2.超急速加熱制御・形状転写加工法の開発と,加工特性.超急速加熱下での過冷却液体域ΔTxの出現を検知し,直ちに加工を行う装置を開発した.ΔTxの検出には,過冷却液体域での応力緩和挙動,粘性低下現象を直接検出する方法を採用した.加工工具の駆動には電磁リニアアクチュエータにより工具を駆動する方法と,直接試片に電磁力を負荷する方法を検討した.形状転写加工用金型として微細V溝形状金型を作製し,超急速加熱制御・形状転写加工を試みた.その結果,金型形状が試片に転写され,本加工法の有効性が認められた.しかし工具を用いる方法では,工具の接触による試片の冷却により十分な加工が行われないことがわかった.そこで,試片に非接触で電磁力が作用される方法を採用し,実験を行ったが,十分な加工結果が得られなかった.3.ナノ3次元形状転写加工への応用ナノ3次元形状金型の創製方法として,集束イオンビーム加工法により,溝幅50nmまでの微細3次元形状の創成を行って,過冷却液体域ΔTxでの形状転写加工実験を行い,加工に成功した.微細加工においては,材料の粘性,表面張力,工具材料間の接触挙動がその形状転写性能を支配するが、とくに材料の粘性が支配的であり,以上の急速加熱効果により,高効率なナノイン印プリントが実現できるものと期待できる.