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

非晶合金超快速加热控制及纳米3D形状转移加工方法开发

• 批准号: 14655051
• 负责人: 早乙女 康典
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655051/
• 关键词: アモルファス合金; 急速加熱; ナノ成形; 成形加工; 形状転写

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.

1. Under the ultra rapid heating の ガ ラ ス migration, crystallization 挙, supercooled liquid domain Δ Tx の と, viscous dynamic の 挙 be 験 parsing of high-speed, large current FET を with い た direct electric heating mode の ultra rapid heating (~ 106 k/s) be 験 device を attempt し た. PbSe bolometer に よ り を の under ultra rapid heating temperature measuring し, at the same time に variations Shape, moderate 挙 応 force dynamic を し ら べ た. Zr base ア モ ル フ ァ ス alloy に つ い て, の structure under rapid heating, Tg, Tx, Δ Tx の 挙 motion を べ た as a result, the heating speed を 1 k/s か ら 100 k/s に す る と, viscous coefficient of 1/100 が に な る こ と が Ming ら か と な り, rapid heating processing method の ナ ノ forming へ There is an effective possibility of が Ming ら となった.2. Ultra-rapid heating control · shape 転 writing processing method <s:1> development と, processing characteristics. Under the ultra rapid heating で の supercooled liquid domain Δ Tx の appear を 検 し, straight ち に processing line を う device を open 発 し た. Δ Tx の 検 out に は, supercooled liquid domain で の 応 挙 dynamic force, low viscosity phenomenon を 検 directly from the す を る method using し た. Machining tools の 駆 dynamic に は electromagnetic リ ニ ア ア ク チ ュ エ ー タ に よ り tool を 駆 dynamic す と る method, specimens directly に electromagnetism を load す る method を beg し 検 た. Shape type planning write processing with gold と し て fine V groove shape gold を as し, super rapid heating system, the royal shape planning, write processing を try み た. そ の as a result, gold type specimens shape が に planning write さ れ, the processing method of の have sharper sex が recognize め ら れ た. し か し tool を with い る method で は, tool の contact に よ specimens る の cooling に よ り very な processing line が わ れ な い こ と が わ か っ た. そ こ で, specimens に non-contact で electromagnetism が role さ れ を る method USES し, be 験 を line っ た が, very な process results が ら れ な か っ た. 3. ナ ノ three dimensional shape planning write processing へ の 応 with ナ ノ three dimensional shape type gold の created methods と し て, cluster イ オ ン ビ ー ム processing method に よ り, groove of 50 nm ま で の micro 3 times The meta shape <s:1> was created into を lines って, the supercooled liquid domain ΔTxで the <s:1> shape 転 was processed into を lines た, and the processing に was successful た. の microfabrication に お い て は, material viscosity, surface tension, the tool material の contact 挙 move between が そ の shape planning write performance を dominate す る が, と く に material の viscous dominated が で あ り, above の rapid heating working fruit に よ り, high rate of unseen な ナ ノ イ ン printed プ リ ン ト が be presently で き る も の と expect で き る.

项目成果

Y.Saotome, T.Noguchi, T.Zhang, A.Inoue: "Characteristic behavior of Pt-based metallic glass under rapid heating and the application to microforming"Abst. 11th Int. Conf. on Rapidly Quenched & Metastable Materials. (2002)

Y.Saotome、T.Noguchi、T.Zhang、A.Inoue：“快速加热下 Pt 基金属玻璃的特性行为及其在微成型中的应用”摘要。

Y.Saotome, K.Arai, T.Zhang, A.Inoue: "Viscosity of Zr-based Bulk Glassy Alloy in the Supercooled Liquid State under Rapid Heating"Proc. the 8th IUMRS(Int. Union of Materials Research Societies) Int. Conf. on Advanced Materials. 217-217 (2003)

Y.Saotome，K.Arai，T.Zhang，A.Inoue：“快速加热下过冷液态锆基大块玻璃合金的粘度”Proc。

Y.Saotome, S.Hanaki, T.Zhang, A.Inoue: "Characteristic Behavior of Tg, Tx in Zr-based Bulk Glassy Alloy under Rapid Heating at a Rate of up to 106K/s"Proc. the 8th IUMRS(Int. Union of Materials Research Societies) Int. Conf. on Advanced Materials. 215-215

Y.Saotome、S.Hanaki、T.Zhang、A.Inoue：“Zr 基大块玻璃合金在高达 106K/s 的快速加热下 Tg、Tx 的特征行为”Proc。

新井 恭平, 早乙女 康典: "Zr基金属ガラスの急速加熱下の挙動"日本機械学会関東支部ブロック合同講演会講演論文集. 83-84 (2003)

Kyohei Arai、Yasunori Saotome：“Zr基金属玻璃在快速加热下的行为”日本机械工程师学会关东分会联合讲座会议记录83-84（2003年）。

Y.Saotome, T.Noguchi, T.Zhang, A.Inoue: "Characteristic behavior of Pt-based metallic glass under rapid heating and the application to microforming."J.of materials Scienc & Engineering A. (in press).

Y.Saotome、T.Noguchi、T.Zhang、A.Inoue：“快速加热下 Pt 基金属玻璃的特性行为及其在微成型中的应用。”J.of Materials Science