利用報告書 / User's Reports

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【公開日:2025.06.10】【最終更新日:2025.05.07】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24TU0086

利用課題名 / Title

岩石構成鉱物のマイクロ破壊靭性評価

利用した実施機関 / Support Institute

東北大学 / Tohoku Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用(ARIM事業参画者以外)/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】(主 / Main)計測・分析/Advanced Characterization(副 / Sub)-

【重要技術領域 / Important Technology Area】(主 / Main)マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials(副 / Sub)-

キーワード / Keywords

マイクロ破壊靭性, 鉱物,集束イオンビーム/ Focused ion beam


利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名(課題申請者)/ User Name (Project Applicant)

坂口 清敏

所属名 / Affiliation

東北大学大学院環境科学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

奥檀

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

兒玉裕美子

利用形態 / Support Type

(主 / Main)技術代行/Technology Substitution(副 / Sub)-


利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

TU-508:集束イオンビーム加工装置
TU-521:プラズマ集束イオンビーム加工装置


報告書データ / Report

概要(目的・用途・実施内容)/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

微細な鉱物粒子を持つ不均質体である岩石の破壊現象を、その微視的な観点を含めて検討・解明することを目的として、本小松安山岩を構成する鉱物(斜長石、輝石、磁鉄鉱、石基)を対象にFIBにてカンチレバー型マイクロ供試体を作製しマイクロ破壊靭性(MFT)試験を実施した。

実験 / Experimental

本小松安山岩を構成する鉱物(斜長石、輝石、磁鉄鉱、石基)を対象にしたマイクロ破壊靭性(MFT)試験を実施し、かつ、MFTの寸法依存性についても検討するため、カンチレバー型の供試体(10um×10um×50um)を上述の鉱物を対象にFIBで作製した(図1)。破壊靭性試験については、利用者所有のマイクロ材料試験装置を用いて実施した。各鉱物に対する供試体の状態および実験後の状況については図2に示す。

結果と考察 / Results and Discussion

本小松安山岩に含まれる鉱物のマイクロ破壊靭性値(MFT)KICは、斜長石0.95 MPa m1/2、輝石1.91 MPa m1/2、磁鉄鉱1.08MPa m1/2、石基0.24MPa m1/2であった。これらの数値を用いて本小松安山岩のSCB試験を対象としたマクロな数値シミュレーションモデルに必要なマイクロパラメータを評価し、き裂進展のDEMシミュレーションを行った。その結果、マイクロ破壊靭性値の実測値を反映した数値シミュレーションモデルを構築することで、より精度の高い数値シミュレーションが可能になることを確認した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations


図1 FIBで加工した供試体(a),(b)は加工途中,(c)は加工完了



図2 マイクロ破壊靭性試験前後の供試体の状態


その他・特記事項(参考文献・謝辞等) / Remarks(References and Acknowledgements)

FIBによる供試体作製は金属材料研究所ARIM事業班 兒玉裕美子氏の支援によった。ここに記して感謝を申し上げます。


成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング(DOIのあるもの) / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications:0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents:0件

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