Mechanical property evaluation of nanoscale zone by indentation technique

押込み試験技術によるナノ領域の機械的特性評価

二川 正敏  ; 涌井 隆*  ; 粉川 広行  ; 伊達 秀文*

Futakawa, Masatoshi; Wakui, Takashi*; Kogawa, Hiroyuki; Date, Hidefumi*

ナノあるいはミクロ領域の観点から材料の機械的性質を押込み試験法により評価する手法について述べるとともに、その適用例として316ssステンレス鋼の液体水銀浸漬による延性低下を評価した。すなわち、球状圧子により得た押し込み荷重-深さ曲線に逆解析を適用し、接液表層部の材料特性の変化を知る。ここでは特に圧痕法により残留応力を負荷した試料を150の水銀中に最大2000時間浸漬し、表層部における力学特性変化を付加応力と液体水銀腐食の重畳効果として調べた。その結果、水銀浸漬により接液表層部が硬化し、浸漬時間とともに硬化層厚さが増加することが確認された。さらに、逆解析により評価した硬化層の構成式を用いた仮想引張強度試験から、最大強度までの均一伸びは1000時間浸漬後に30%程度低下すると推測された。本手法は付加応力の腐食挙動への影響を微視的に評価できる手法として有用である。

This paper describes the evaluation method of mechanical-property from micro or nanoscopic views, using the indentation technique. The depth sensing indentation technique was applied to evaluate the changes of mechanical properties due to the liquid metal corrosion. The effect of imposed stresses on the corrosion was taken by the residual stress developed around a large indent into account. An inverse analysis was applied to quantitatively evaluate the material degradation on the interface in contact with the liquid metal. This technique is useful to evaluate the material degradation of a sub-surface of materials such as coatings and corroded layer as well as a small area such as a crack tip, etc.