マイクロマテリアルのメゾ破壊機構に関する研究

微材料细观破坏机理研究

• 批准号: 10875023
• 负责人: 城野 政弘
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10875023/
• 关键词: 疲労強度; 疲労き裂進展; マイクロマテリアル; 微小き裂; 高精度計測システム; AMF; 微視的観察; その場観察; 微少き裂; AFM

一方向性ケイ素鋼板を用いて低進展速度域における疲労き進展試験を行い,き裂先端のすべり変形を超高分解能の原子間力顕微鏡よって観察した.一方向性ケイ素鋼板では,ほぼ単結晶材料のき裂進展挙動が観察できると考えられる.また,比較的き裂進展速度の遅い領域では,モード I とモード II の混合モード下のき裂進展となるため,き裂の進展のみでなく屈曲や分岐の機構についても考察することができる.その結果,低進展速度域ではき裂進展駆動力が小さいさめに,き裂先端に上下対称に存在する2つの優先すべり系を同時に作動することができず,どちらか一方が集中的に作動するために,き裂が混合モードで進展することが判明した.さらに,すべり変形が一方に集中することでひずみ硬化が生じ,その方向へのすべり変形が生じにくくなってき裂が屈曲することが明らかになった.一方,原子間力顕微鏡下で,微小材料の疲労き裂発生および初期進展挙動が連続的に観察できる試験装置を開発した.同装置では駆動装置として圧電セラミックスを用いることにより小型化に成功し,原子間力顕微鏡の観察ステージ上で,小型試験片による曲げ疲労試験が可能になっている.ここでは、すべり線の観察が比較的容易なα黄銅を用いて疲労試験を行い,疲労き裂が微小な切欠き底より発生する様相と,その後の初期進展挙動をAFMで追跡した.その結果,切欠き底でのすべり線がき裂となることを確認した.また荷量の負荷,除荷にともなうき裂先端開口変位,CTODの高精度な計測に成功し,き裂進展経路の屈曲とCTODの変化の定性的な関連を明らかにした.

A directional steel plate is used in the low speed domain, and the fatigue test is carried out in the crack tip. The shape of the crack is changed, and the atomic force microscope is observed. A directional plain steel plate, a crystalline material, and a crack progress test. In addition, the speed of crack progression in the middle of the field is compared with that in the middle of the field. As a result, in the low-speed domain, the power of crack progression is small, and the crack tip is symmetrical up and down. There are two priority systems for simultaneous action. In this case, the shape of the body is concentrated, and the shape of the body is curved. On the other hand, atomic forces under micro-microscope, the fatigue crack development and initial progress of tiny materials, the detection of continuous vibration, the development of test equipment. The miniaturization of the same device has been successful due to the use of a dynamic device and a voltage sensor. On the observation page of the atomic force microscope, it is possible to perform fatigue tests on small test pieces. It is easier to detect the lines than to detect them. In the middle of the test, the cracks are small and the initial progress is tracked by AFM. As a result, the line between the bottom and the bottom is not clear. The load of the load, the load removal, the crack tip opening position, the CTOD high precision measurement success, the crack progress, the buckling, the CTOD transformation qualitative relationship is clearly defined.

项目成果

城野政弘: "疲労き裂先端近傍すべり発生挙動のAMF観察と画像処理による解析"日本材料学会 第48期学術講演会. 199-200 (1999)

Masahiro Jono：“利用 AMF 观察和图像处理分析疲劳裂纹尖端附近的滑移萌生行为”，日本材料学会第 48 届学术会议 199-200（1999 年）。

城野政弘: "原子間顕微鏡下その場観察用疲労試験機による α黄銅の疲労き裂進展観察"日本機械学会 2000年 年次大会. (2000)

Masahiro Jono：“使用原子显微镜下的原位观察疲劳试验机观察α-黄铜中的疲劳裂纹扩展”日本机械工程学会2000年年会（2000年）。

城野政弘: "AMFによる疲労き裂先端のすべり変形観察と画像処理解析"日本機械学会 平成11年度材料力学部門講演会. 545-546 (1999)

Masahiro Jono：“使用 AMF 和图像处理分析观察疲劳裂纹尖端的滑移变形”日本机械工程师学会 1999 年材料力学分部讲座 545-546 (1999)。

城野政弘: "小型曲げ試験片を用いた窒化ケイ素の疲労強度評価" 日本機械学会第74期関西支部講演会. (1999)

Masahiro Jono：“使用小弯曲试验片评估氮化硅的疲劳强度”日本机械工程学会第74届关西分会讲座（1999年）。