サブミクロンサイズの超徴小材料における強化機構の開発

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次世代型マイクロマシンで使用される部品のサイズはミクロン以下になることが予想されており、そのような微小材料の機械的性質を知ることが、マイクロマシンの実用化のためには重要となる。しかしながら、材料の寸法をサブミクロンのオーダーまで小さくした時の機械的性質については、有効な評価法が現存せず、そのため、そのような材料の機械的性質がどのように変化するかについては、現在のところまったく知られていない。本研究では、サブミクロンサイズの金属材料に対して有効な機械的性質の評価法、特に繰返し負荷を与えた時の耐久性が評価できる装置を開発し、その機械的性質や疲労特性を明らかにするとともに、超微小材料に対する有効な強化機構の提案を行うことを目的としている。平成10年度では、超微小寸法試験片に対する機械的性質を評価するため試験装置の開発を試みた。そこで、平成11年度においては、実際に超微小試験片を作成し、機械的性質の測定を行い、本試験法の有効性について考察した。試料にはマイクロマシン用材料としての応用が期待されているアモルファス合金薄膜を用いた。用いた試料はAl-Mg合金上に無電解メッキにより成膜した厚さ12μmのNi-Pアモルファス合金薄膜で、これより収束イオンビーム加工機を用い、幅10μm、厚さ12μm、長さ50μmの片持ち梁試験片を作製した。さらにこの試験片に対して切欠を導入して、疲労試験ならびに破壊靭性試験を行った。その結果、このような微小試験片に対して、疲労き裂伝播抵抗、破壊靭性値評価を行えることができた。したがって、本研究で開発した試験法を用いることによって、今後マイクロマシン用超微小サイズ部材の強化機構について検討することが可能となった。