無機非晶質薄膜の微小硬度測定と構造に関する研究

无机非晶薄膜显微硬度测量及结构研究

• 批准号: 62550564
• 负责人: 平尾 一之
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62550564/
• 关键词: 非晶質; 微小硬度; 表面硬さ; 機械的性質

近年, 非晶質材料の製造技術は著しく進歩し, 超急冷双ロール法, スパッタリング法, ゾルーゲル法, イオンビームクラスター法を用いて工業的に有用な材料が作製されている. しかしながらそれらの材料に関する物理的評価, とりわけ表面硬さなどの機械的性質に関しては, 定まった試験方法の規格がなく, 物理的意味もあいまいであるのが現状である. 本研究では非晶質材料の機械的性質を評価する手段として, 微小硬度を選択し, その荷重依存性や雰囲気依存性を詳しく調べ, 新しい評価法を確立することを試みた. 試料としては高純度SiO_2ガラスを用い, 荷重を10, 25, 50, 100, 200gと変化させ, その荷重時間も10秒から1800秒にわたり変化させた. これらの測定をアセトントリル, ホルムアミド, ヒドラジン, 水中, 空気中, トルエン, アセトン巾と変えて行ない圧痕の長さと荷重の関係を求めた. その結果, 荷重Lと圧痕の長さlの間にはL=a_1l+a_2l^2の関係が存在することが明らかになった. この最初の項は圧痕を施した際に必要な表面を作るために費やされる力と密接に関係していた. 即ちa_1は各溶媒の表面エネルギー減少量と比例していた. また第2項は圧痕を施した際に必要な体積を変化させるのに費やされる力であり, この値は水中を除いてほぼ一定となり, ガラス固有の硬度とよべる値といえる. a_2は荷重にも, 荷重時間にも依存しないので, 物理的意味がはっきりし, ガラスを構成する原子の化学結合力と結びつけることができた. 他のガラス系であるホウケイ酸塩ガラスやソーダライムケイ酸塩ガラスにも適用することを試みたところ, a_1とa_2はシリカガラスと同じ挙動を示した. 以上のように, 今まで荷重により変化したり, 雰囲気により変化していた微小硬度の値を, ガラスに特有な値である物理量と定義することができた. このa_1とa_2の値をすべての非晶質について求め, 物理定数として使用すべきであると考えられる.

は の manufacturing technology in recent years, amorphous materials with し く into step し, super quench double ロ ー ル method, ス パ ッ タ リ ン グ method, ゾ ル ー ゲ ル method, イ オ ン ビ ー ム ク ラ ス タ を ー method with い て が に な useful materials for industry process さ れ て い る. し か し な が ら そ れ ら の material に masato す る physical review 価, と り わ け surface hard さ な ど の mechanical properties に masato し て は, fixed ま っ た の specification test method が な く, physical means も あ い ま い で あ る の が status quo で あ る. This study で は の mechanical properties of amorphous materials を review 価 す る means と し て, small hardness を sentaku し, そ の load dependency や 雰 囲 気 dependency を detailed し く べ, new し を 価 い evaluation method to establish す る こ と を try み た. High purity sample と し て は SiO_2 ガ ラ ス を い, load を 10, 25, 50, 100, 200 g と variations change さ せ, そ の も load time for 10 seconds か ら 1800 seconds に わ た り variations change さ せ た. こ れ ら の determination を ア セ ト ン ト リ ル, ホ ル ム ア ミ ド, ヒ ド ラ ジ ン, water, Empty 気, ト ル エ ン, ア セ ト ン wipes と - え て line な い 圧 mark の long さ と load の masato is め を o た. そ の results, Long load L と 圧 mark の さ L between の に は L = a_1l + a_2l ^ 2 の masato is が exist す る こ と が Ming ら か に な っ た. こ の initially の item は 圧 mark を shi し た interstate に な surface を necessary for る た め に fee や さ れ る force と contact に masato is し て い た. Namely ち a_1 は surface of each solvent の エ ネ ル ギ ー reduction と proportion し て い た. ま た 2 は 圧 mark を shi し た interstate に necessary な を volume variations change さ せ る の に fee や さ れ る force で あ り, こ の numerical を は water except the い て ほ ぼ certain と な り, ガ ラ ス inherent の hardness と よ べ る numerical と い え る. A_2 は load に も, Load time に も dependent し な い の で, physical means が は っ き り し, ガ ラ ス を constitute す る atomic の chemical bonding force と knot び つ け る こ と が で き た. He の ガ ラ ス department で あ る ホ ウ ケ イ acid salt ガ ラ ス や ソ ー ダ ラ イ ム ケ イ acid salt ガ ラ ス に も applicable す る こ と を try み た と こ ろ, a_1 と a_2 は シ リ カ ガ ラ ス と with じ 挙 dynamic を shown し た. Above の よ う に, today ま で load に よ り variations change し た り, 雰 囲 気 に よ り variations change し て い た small hardness の numerical を, ガ ラ ス に な unique numerical で あ る quantities と definition す る こ と が で き た. こ の a_1 と a_2 の numerical を す べ て の amorphous に つ い て め, physical constant と し て use す べ き で あ る と exam え ら れ る.

项目成果

平尾一之: J. Am. Ceram. Soc.,. 70. 497-502 (1987)

Kazuyuki Hirao：《陶瓷学会》，70。497-502（1987）

友沢稔: J. Am. Ceram. Soc.69. C186-188 (1986)

Minoru Tomozawa：J. Am.C186-188 (1986)

平尾一之: J. Am. Ceram. Soc.70. 43-48 (1987)

平尾和幸：J. Am. 43-48 (1987)。

平尾一之: J. Am. Ceram. Soc.70. 377-382 (1987)

平尾和之：J. Am. 377-382 (1987)

曽我直弘: 日本化学会誌.

Naohiro Soga：日本化学会杂志。