Development of in situ manufacturing and mechanical evaluation system for micromaterials

微材料原位制造及力学评价系统开发

基本信息

  • 批准号:
    11355007
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A).
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In order to develop a reliable micromachine in a service operation, much care must be taken to micro mechanical evaluation, i.e., mechanical properties of μm-sized microelements including fatigue behavior. However, the evaluation method has not been well established yet. In this study, the evaluation system of metallic foil is developed, including in situ specimen machining, chucking and non-contact strain measurement. Using an electric discharge machine (PX-05 : Mitsubishi Co.Ltd.), micro specimens of stainless steel foil were machined and a suitable machining condition was found to minimize the roughness of machined surface : the minimum of the maximum roughness was 1.0μm. The micro specimen for tensile testing was designed to make easily handle and testing, which has the specimen supporting part and the specimen chucking part. To measure the strain of microelements, for which strain gages on the market are too large and strong, a laser speckle strain measurement method was applied, and non-contact strain measurement system for microelements was developed. Integrating these machining system and non-contact strain measurement system, tensile and fatigue tests of micro specimens of stainless steel foil (thickness : 50 μm, width : 1 mm) was successfully conducted, and the influence of anisotropy and machining method on the mechanical and fatigue strength was investigated. The elongation at break and fracture morphology of tensile tests were affected by specimen orientation, but fatigue strength was not.
为了在维修操作中开发可靠的微型机械,必须非常小心地进行微型机械评估,即μM大小的微元素(包括疲劳行为)的机械性能。但是,评估方法尚未确定。在这项研究中,开发了金属箔的评估系统,包括原位标本机,chuck和非接触式应变测量。使用电动机(PX-05:三菱Co.ltd。),对不锈钢箔的微型标本进行了加工,发现合适的加工条件可最大程度地减少加工表面的粗糙度:最大粗糙度的最小值为1.0μm。拉伸测试的微型标本旨在使其轻松处理和测试,该标本具有支撑零件和样品碎屑的样品。为了测量微元素的应变,对于市场上的应变量量太大且强大,应用了激光样品应变测量方法,并开发了用于微元素的非接触式应变测量系统。成功地进行了这些加工系统和非接触型应变测量系统,不锈钢箔(厚度:50μm,宽度:1 mm)的微植物的拉伸和疲劳测试,并研究了各向异性和加工方法对机械和疲劳强度的影响。拉伸试验的断裂和断裂形态的伸长受到样品方向的影响,但疲劳强度却没有。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
K.Minoshima: "Submicrometer Notch Machining by FIB and Fracture and Fatigue Behavior in Silicon Microelements"Proc.of 3rd International Micro Materials Conference "MicroMat2000". 566-569 (2000)
K.Minoshima:“通过 FIB 进行亚微米缺口加工以及硅微元件中的断裂和疲劳行为”Proc.of 第三届国际微材料会议“MicroMat2000”。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
駒井謙治郎: "金属薄膜微小素子の非接触ひずみ測定と引張・疲労破壊特性"日本機械学会関西支部第75期定時総会講演会講演論文集. N0.004-1. (2000)
Kenjiro Komai:“金属薄膜微元件的非接触应变测量和拉伸/疲劳断裂特性”日本机械工程师学会关西分会第 75 届年度大会记录 N0.004-1。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Minoshima: "Influence of Nanometre-Sized Notch and Water on the Fracture Behaviour of Single Crystal Silicon Microelements"Fatigue & Fracture of Engineering Materials and Structures. 23・12. 1035-1042 (2000)
K.Minoshima:“纳米尺寸缺口和水对单晶硅微元件断裂行为的影响”工程材料和结构的疲劳与断裂23・12(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Minoshima: "Influence of Nanometre-Sized Notch and Water on the Fracture Behavior of Single Crystal Silicon Microelements"Fatigue & Fracture of Engineering Materials and Structures. 23・12. 1035-1042 (2000)
K.Minoshima:“纳米尺寸缺口和水对单晶硅微元件断裂行为的影响”工程材料和结构的疲劳与断裂23・12(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Komai, M.Minoshima, K.Tanaka and T.Sugai: "Strain Measurements by Laser Speckle Method and Evaluation of Mechanical Properties of Metallic Microelement"Proceeding of the 75th Annual Meeting of JSMS Kansai, Japan. No.004-1. 11-25-11-26 (2000)
K.Komai、M.Minoshima、K.Tanaka 和 T.Sugai:“激光散斑法应变测量和金属微元件机械性能的评估”日本 JSMS 关西第 75 届年会论文集。
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  • 发表时间:
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