EBSD法(電子線後方散乱回折法)を用いた銅膜材の疲労損傷評価法の確立

EBSD法（电子背散射衍射法）铜膜材料疲劳损伤评价方法的建立

• 批准号: 14750067
• 负责人: 清水 憲一
• 金额: $ 2.62万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750067/
• 关键词: 銅膜材; 疲労; 疲労損傷; EBSD法; 結晶配向性; 疲労き裂

(1)EBSD法(電子線後方散乱回折法)を用いて,銅膜材の結晶方位解析を行った結果,焼なましによって結晶粒が成長する際に焼なまし双晶の生成が確認された.そして,き裂前方に双晶境界が存在すると,き裂は双晶境界に沿って伝ぱすることがわかった.これは,双晶と隣り合う結晶方位の傾角が他の粒界の傾角よりも著しく大きいため,変形が集中しやすく,また,双晶境界はすべり面でもあるため,すべり変形が生じやすいためである.なお,双晶境界は圧延方向に平行に近い角度で存在している場合が多く,このため,き裂が圧延方向と直交方向に伝ぱする場合よりも,圧延方向と同一方向に伝ぱする場合の方がき裂の屈曲が大きかった.(2)貫通穴を開けた板材を母材として用い,この貫通穴を覆うように膜材を接着してき裂を発生・伝ぱさせる方法により鉄膜材の疲労試験を行った.そしてEBSD(電子線後方散乱回折)法を用いて疲労き裂周辺の結晶方位解析を行った.その結果,疲労き裂先端に近い箇所ほど結晶方位の回転が生じ,同一結晶粒内でも結晶方位のばらつきが大きいことを定量的に示した.このことから,疲労試験後において結晶方位が変化し,ばらつきが大きくなる現象は,疲労損傷と対応している可能性が高いことがわかった.そこで疲労試験前後の同一箇所におけるき裂周辺の結晶方位の変化を方位行列から定量的に評価する方法を開発した.その結果,き裂に近い箇所ほど疲労試験後の結晶方位の変化量が大きいことを示す分布図が得られた.また粒界き裂と粒内き裂を比較すると,き裂伝ぱに際して多くの塑性変形を伴う粒内き裂の方がき裂周辺の結晶方位変化が大きいことがわかった.これらのことからも,き裂周辺の結晶方位変化は疲労損傷と対応していると考えられ,疲労き裂周辺の結晶方位変化に注目した疲労損傷評価法の開発の可能性が示された.

（1）使用EBSD方法（电子束反向散射法）对铜膜材料进行晶体取向分析证实，当晶粒通过退火生长时，形成了退火双胞胎。还发现，当裂缝前面存在双边界时，裂纹沿着双边界传播。这是因为与双胞胎相邻的晶体方向的倾斜度明显大于其他晶界的倾斜度，因此易于浓缩变形，并且双边界也是滑动表面，因此不可避免地，滑动变形是相同的。这是因为双边界往往会发生。在许多情况下，双边界以接近滚动方向平行的角度存在，因此，裂缝沿与滚动方向相同的方向弯曲，而裂纹沿裂纹沿垂直于滚动方向传播的方向传播。 （2）使用带有通过孔作为基本材料的板块在铁膜上进行疲劳测试，并将膜材料粘合以覆盖通过孔，以产生和传播裂缝。使用了EBSD（电子束反向散射衍射）方法。我们对疲劳裂纹周围的晶体方向进行了分析。结果，我们定量地表明，晶体取向的旋转发生在疲劳裂纹尖端附近的位置，并且即使在相同的晶体晶粒内，晶体方向的变化也很大。由此，发现疲劳测试后晶体方向变化和变异增加的现象可能对应于疲劳损伤。因此，我们已经打开了一种方法，用于定量评估从方向矩阵进行疲劳测试之前和之后，在同一位置和之后，裂纹周围的晶体方向变化。这导致了一个分布图，表明疲劳测试后晶体方向的变化在接近裂纹的区域更大。此外，在比较晶界裂纹和晶体内裂纹时，发现裂纹周围的晶体方向变化在裂缝中较大，在裂纹传播过程中，许多塑性变形。这些结果还表明，裂纹周围的晶体取向对应于疲劳损伤，表明有可能开发疲劳损伤评估方法，该方法着重于疲劳裂纹周围的晶体方向变化。

项目成果

清水 憲一: "圧延銅膜材の疲労破壊特性に及ぼす膜厚さの影響"日本機械学会論文集(A編). 69・679. 654-661 (2003)

清水健一：“膜厚对压延铜膜材料的疲劳断裂特性的影响”日本机械工程学会会刊（编辑A）654-661（2003年）。

Kenichi SHIMIZU: "The Effect of Microtexture Evaluated by EBSD (Electron Back-scatter Diffraction) Method on Fatigue Crack Propagation Behavior in Rolled Copper Film"Proceedings of the International Conference on Fatigue Crack Paths (FCP 2003). (2003)

Kenichi SHIMIZU：“通过 EBSD（电子背散射衍射）方法评估微观纹理对轧制铜膜中疲劳裂纹扩展行为的影响”疲劳裂纹路径国际会议论文集（FCP 2003）。

清水 憲一: "圧延銅膜材の疲労破壊特性に及ぼす膜厚さの影響"日本機械学会論文集(A編). 69・679(3月発表予定). (2003)

清水健一：“膜厚对压延铜膜材料的疲劳断裂特性的影响”日本机械工程学会会刊（A版）69・679（预定于2003年3月出版）。

Kenichi SHIMIZU: "The Effect of Crystal Orientation Due to Rolling on Fatigue Crack Propagation Behavior in Copper Film"Proceedings of ATEM '03 (International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003). OS11W0257 (2003)

Kenichi SHIMIZU：“滚动引起的晶体取向对铜膜中疲劳裂纹扩展行为的影响”ATEM 03 会议记录（2003 年实验力学先进技术国际会议）。

Kenichi SHIMIZU: "The Relationship between Fatigue Properties and Microstructures in Rolled Metal Film"JSME International Journal Series A. 45・4. 504-509 (2002)

清水健一：“轧制金属薄膜的疲劳特性与微观结构的关系”JSME国际期刊系列A. 504-509（2002年）