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スパッタエッチングによる表面析出を利用した円錐形微小突起物の作製と形成機構解明

利用溅射蚀刻表面沉淀制造圆锥形微突起并阐明形成机制

基本信息

批准号：
17656236
负责人：
中佐啓治郎
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Hiroshima Kokusai Gakuin University (2006)Hiroshima University (2005)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656236/
关键词：
スパッタエッチング鉄鋼材料円錐突起物析出物

项目摘要

あらかじめ固溶化熱処理した鉄鋼基材表面をスパッタエッチングすると,表面に炭化物が析出すると同時に,炭化物がスパッタによって削られ,表面に硬い円錐状の微細突起物が形成される。析出物の密度は,粒界と粒内,結晶方位で異なり,析出物のアスペクト比(円錐の直径と高さの比)は,材料によって異なる。析出物の形成と成長には,スパッタエッチング時の空孔の導入,温度勾配,電気ポテンシャル勾配,基材と析出物のスパッタ率の差,炭素原子の拡散速度などが関係していると思われるが,それらの機構は未解明である。本研究では,このような析出物の形成機構を明らかにするとともに,析出物の形態を制御する方法を見出すことを試みた。昨年度は,固溶化熱処理温度を変えることによって残留炭化物の量を変化させたSKD5工具鋼試料をスパッタエッチングし,残留炭化物が存在しない場合には均一で先端の鋭い微細な円錐状炭化物が形成されることを明らかにした。本年度は,引き続き,炭素量,炭化物形成元素の種類の影響を明らかにするため,オーステナイト系ステンレス鋼SUS304およびフェライト系ステンレス鋼SUS430について突起物の形成挙動を調べた。その結果,いずれの鋼でも,突起物の密度と大きさは,スパッタエッチング時間とともに増大するが,C%の少ないSUS304では,同じ時間でも密度は小さいことが分かった。また,SUS304ステンレス鋼について,電子後方散乱解析像法(EBSP)を用いて各結晶粒の面方位を決定し,スパッタエッチングによる炭化物析出速度を調べた。その結果,(111)面,(110)面,(100)面の順に,突起物ができやすいことを明らかにした。その理由は,(111)面はスパッタ率が小さいので突起物が安定に成長できること,原子の拡散が<110>方向に次いで<111>方向に起こりやすいことのためと思われる。

During solution heat treatment, carbide precipitates on the surface of the iron and steel substrate, and hard conical fine protrusions are formed on the surface. The density of the precipitate is different, the grain boundary is different, the crystal orientation is different, the ratio of the precipitate to the diameter of the cone is different, and the material is different. The formation and growth of precipitates are related to the introduction of voids, temperature coordination, electrical coordination, the difference in the ratio of substrate and precipitates, and the dispersion velocity of carbon atoms. This study aims to clarify the mechanism of precipitation and the method of controlling precipitation. When the solution heat treatment temperature was changed yesterday, the amount of residual char was changed. SKD5 tool steel sample was changed from zero to zero, and the residual char was uniformly formed at the tip. This year, the influence of carbon content, carbon content and the type of carbon-forming elements on the formation of protrusions in steel SUS304 and SUS430 was clearly observed. As a result, the density of protrusions in steel is higher than that in steel, and the density of protrusions in steel is higher than that in steel, and the density of protrusions in steel is higher than that in steel. SUS304 is used to determine the orientation of the crystal grain surface by electron backscattering spectroscopy (EBSP) and adjust the precipitation rate of carbonized matter. As a result, when the (111) plane, the (110) plane, and the (100) plane are in line, the protrusions are visible and visible. The reason for this is that the (111) plane has a stable growth rate, <110>and the atomic dispersion direction has a stable growth rate<111>.