微小構造体の高温界面剥離強度の破壊力学評価

微结构高温界面剥离强度的断裂力学评价

• 批准号: 16760069
• 负责人: 平方 寛之
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760069/
• 关键词: 界面破壊; 界面強度; 微小材料; 高温強度; 材料試験; クリープ; 破壊力学; 原子間力顕微鏡

先進デバイスの高機能化・微細化および過酷な環境下での使用に伴い、寸法がサブミクロンからナノメートルオーダーの微小構造体が高温下に晒されることが多くなってきている。高温下では熱活性化による原子拡散やクリープが生じるため、材料の変形・破壊特性は室温下のそれとは大きく異なり、時間依存性を示す。一方、異材界面では変形のミスマッチによる応力集中が発生するため、破壊の起点になりやすい。しかし、実験観察の困難さから高温下における微小構造体の界面強度特性は解明されていない。本研究の目的は、サブミクロンからナノメートルオーダーの金属構造体の高温下における界面強度特性を実験的に評価する手法を確立するとともに、その破壊メカニズムを力学的に明らかにすることである。本年度は、昨年度に開発した微小構造体高温強度試験装置を用いて、シリコン基板端部に作製したサブミクロンオーダーのカンチレバー状錫構造体のクリープによる界面剥離実験を行った。単調負荷では剥離しない低荷重下においても時間の経過とともに変形が進行し、やがて界面端部から剥離き裂が発生することが分かった。また、クリープを考慮した非線形有限要素法により界面端部近傍の応力場を解析し、クリープ変形によりもたらされる特異応力場の遷移特性を明らかにした。一方、発生した界面き裂の伝播特性を評価するため、サブミクロン高分子薄膜のクリープによる界面き裂伝播試験を実施した。クリープ界面き裂先端近傍では均質材中のHRR場に類似の応力・ひずみ速度特異場が存在し、その強さは試験片寸法によらずクリープJ積分により評価できる。本試験より、き裂伝播速度は遷移状態におけるクリープJ積分によって特徴付けられることが明らかになった。

Advanced technology, high functionality, miniaturization, and use in extremely cool environments. At high temperature, the atomic dispersion and decomposition characteristics of materials are different from those at room temperature, and the time dependence is shown. The interface between a square and a different material is formed by the concentration of force and the starting point of the crack. The interfacial strength characteristics of micro-structures at high temperatures are clearly explained. The purpose of this study is to establish a method for evaluating the interfacial strength characteristics of metal structures at high temperatures. This year, the development of high temperature strength test equipment for micro structures in the past year has been carried out. Under the condition of adjusting load, the time of separation and crack generation at the end of interface are changed. The non-linear finite element method is used to analyze the force field near the end of the interface, and the migration characteristics of the special force field are clearly described. Evaluation of interfacial crack propagation characteristics of polymer films The HRR field in the homogeneous material is similar to the HRR field near the crack tip, and the HRR field is similar to the HRR field near the crack tip. The HRR field exists in the homogeneous material, and the HRR field is similar to the HRR field near the crack tip. This paper attempts to analyze the characteristics of the propagation speed and the migration state.

项目成果

Fatigue crack growth along interface between metal and ceramics submicron-thick films in inert environment

• DOI: 10.1016/j.actamat.2005.08.026
• 发表时间: 2006
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: H. Hirakata;M. Kitazawa;T. Kitamura

サブミクロン薄膜のクリープによる界面き裂伝ぱ

亚微米薄膜中蠕变引起的界面裂纹扩展

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本材料学会第54期学術講演会講演論文集
• 作者: 平方寛之;横山雅憲;池田阿季;北村隆行
• 通讯作者: 北村隆行

サブミクロン構造体の界面はく離強度に関する破壊力学的検討

亚微米结构界面剥离强度的断裂力学研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本機械学会2004年度年次大会講演論文集 04-1
• 作者: 平方寛之;山本吉毅;松本祥平;北村隆行
• 通讯作者: 北村隆行

クロム微小ドットの酸化シリコン基板からのはく離発生強度評価

铬微粒与氧化硅基材剥离强度的评价

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本学術会議第48回材料研究連合講演会講演論文集
• 作者: 松本祥平;平方寛之;北村隆行
• 通讯作者: 北村隆行

高分子薄膜のクリープによる界面はく離き裂伝ぱ特性

聚合物薄膜蠕变引起的界面分层裂纹扩展特性

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第55回理論応用力学講演会 講演論文集
• 作者: 池田 阿希(横山 雅憲;平方寛之;北村隆行)
• 通讯作者: 北村隆行)