研究内容

研究内容一覧

マイクロ/ナノスケールにおける材料特性評価

研究の概要等

MEMS(Micro Electro Mechanical System: 微小電子機械システム)デバイスでは、薄膜が構造材料として用いられているため、デバイスの信頼性・耐久性を向上させるには、薄膜の機械的性質を精度良く計測する必要があります。そこで本研究では、薄膜から作製したミクロン~サブミクロンサイズの部材に対する試験法の開発を行っています。本研究テーマから得られる成果は、我が国だけでなく世界のMEMS開発へ大きく貢献できるものとなります。

マイクロ材料試験装置

本研究室で開発した世界最先端・最高性能を有するマイクロ材料試験装置。

超微小切欠き片持ち梁曲げ試験片

超微小切欠き片持ち梁曲げ試験片。試験片サイズは人の「髪の毛」よりはるかに小さい。この試験片について機械的性質の計測を行う。

参考資料

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材料を構成する階層的な微視組織の機械的性質評価

研究の概要等

材料のマクロな機械的性質は、結晶粒径や析出物など微視組織の機械的性質に依存しており、組織制御によって材料特性を向上させています。したがって、このような微小レベルでの機械的性質を調べることが、新たな材料開発へとつながります。本研究では、先端マグネシウム合金やチタン合金について微視構造レベルでの機械的性質評価を行い、変形・破壊機構の解明や微視レベルからの材料開発を行っています。このような研究を行っているのは、世界で本研究室だけで、その成果が期待されています。

白色干渉を用いたマイクロ材料試験装置

試験片に損傷を与えず非接触かつ高精度にひずみ計測を行うための白色干渉を用いたマイクロ材料試験装置。

(a)マイクロ引張試験中の光学顕微鏡写真。(b)白色干渉計による試験片写真

特徴点の移動の計測によるひずみの測定。(a)マイクロ引張試験中の光学顕微鏡写真。(b)白色干渉計による試験片写真。

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先端鉄鋼材料を構成する組織のマイクロスケール力学特性評価

研究の概要等

鋼の高強度化において重要な組織であるラスマルテンサイトは、パケット、ブロック、サブブロック、ラスといった微細で複雑な階層構造を有しています。そのため、力学特性における各組織要素の役割については理解が十分になされていません。ラスマルテンサイトの構成組織からマイクロスケールの微小試験片を採取し、引張試験や疲労試験を行い、マルテンサイトの変形挙動に及ぼす組織要素の影響を調査することで、強靭化メカニズムの解明を目指しています。

(a) 鋼のマルテンサイト組織より集束イオンビーム加工装置を用いて作製した微小引張試験片、(b) 晶癖面に沿って優先的に変形が起こる様子をとらえた白色干渉顕微鏡像

(a) 鋼のマルテンサイト組織より集束イオンビーム加工装置を用いて作製した微小引張試験片、(b) 晶癖面に沿って優先的に変形が起こる様子をとらえた白色干渉顕微鏡像

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マイクロ材料特性評価技術を用いた水素脆化挙動の解析

研究の概要等

金属材料では、その優れた延性を犠牲にすることなく強度特性を改善することが、構造材料として使用する上での重要な課題の一つでありますが、材料の高強度化は水素脆化の感受性と密接に関係していることが指摘されています。高強度化はさまざまな機構が重畳して達成されているため、水素と格子欠陥の相互作用が強く反映される水素脆化現象の理解を難しくしています。本研究では、マイクロ引張試験技術を用いて、各構成組織要素単位で水素脆化挙動を観察することで、そのメカニズムの解明を目指しています。

(a) オーステナイト系ステンレス鋼SUS304マイクロ単結晶引張試験で観察された擬へき開破面、(b) 引張負荷中に形成されたマルテンサイトの晶癖面に沿って、擬へき開ファセットが形成されている様子を示した電子線後方散乱回折像

(a) オーステナイト系ステンレス鋼SUS304マイクロ単結晶引張試験で観察された擬へき開破面、(b) 引張負荷中に形成されたマルテンサイトの晶癖面に沿って、擬へき開ファセットが形成されている様子を示した電子線後方散乱回折像。

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