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(b)半径方向
Fig.4.26 アルミニウム焼なまし材試験片のDpsとRzeの関係(SR‑20pm)
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(a)円周方向
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Fig･4･27 丹銅試験片のDpsとLsの関係(sR‑20pm)
0 0.2 0.4 0.6 上∫/mm
(a)円周方向
0 0.2 0.4 上∫/mm (b)半径方向
Fig･4･28 アルミニウム引抜き材試験片のDpsとLsの関係(sR‑20pm)
0 0.2 0.4 0.6 Ls/mm
(a)円周方向
Fig･4･29 アルミニウム焼なまし材試験片のDpsとLsの関係(sR‑20pm)
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Fig.4.30 Dpsと圧縮率ecの関係(材料による比較)
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Tool SR‑20トIm
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Fig.4.31 DpsとRzeの関係(材料による比較)
4.5 本章のまとめ
本章では,零点集合次元およびパワースペクトル次元によって圧縮試験における試験片 表面および工具表面細部の微視的な凹凸形状を調べた.以下にその結果を記す.
(1)試験片表面および工具表面にべき乗則の関係が見られ,フラクタル性を持っているこ とが確認された.
(2)いずれの試験片においても試験片表面の零点集合次元は,平滑化が進んでもほとんど 変化が見られなかった.試験片初期表面と工具表面の零点集合次元にほとんど差がな かったため,平滑化の影響をうけるのかどうかはっきりしない.工具と試験片初期表 面の零点集合次元が異なる条件での実験が必要である.
(3)いずれの試験片においても半径方向のパワースペクトル次元は,平滑化が進むに従っ て工具表面のフラクタル次元に近づく傾向があることが分かった.
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第5章 結論
本研究では,金属の塑性加工によるナノテクノロジー技術を開発することを目標として, 超平滑面創成挙動に及ぼす因子の一つである相対すべり量の違いによる平滑化‑の影響の 調査を行った.
そのためにまず, Rz≒10[nm]の超平滑な表面を持った工具を製作した.次に,試験片形 状を帯板状から円板状に変更して丹銅,アルミニウム引抜き材およびその焼なまし材の圧
縮試験を行った.そして,各試験片において最大高さ粗さRzおよびAFMによるRzeにつ いて調べ,試験片表面の平滑化挙動について明らかにした.また,表面細部の凹凸形状を
調べるために,零点集合次元Dz,パワースペクトル次元Dpsを測定することでナノフラク タル構造についても調べた.
以下に本研究によって得られた結果を示す.
(1)丹銅の圧縮試験では,相対すべり量がo.2mm程度までは相対すべり量が大きくなるほど 平滑化が進むが,それよりも相対すべり量が大きくなるとカーボン膜の剥離により表面が
荒れてしまった.
(2)アルミニウム引抜き材の圧縮試験では,圧縮率ec‑6%と圧縮率が小さいところでは相
対すべり量が大きくなるほど平滑化される傾向が見られるが, ec‑23%と圧縮率が大きいと ころでは相対すべり量による平滑化の大きな違いは見られなかった.
(3)アルミニウム焼なまし材の圧縮試験では,最も平滑な表面を創成することができた.
最も平滑な場所でRze (Rzに相当する値) : 19nm (走査範囲20pm)であった.また,棉 対すべり量が大きいほど平滑化が進み,円周方向よりも半径方向の方がより材料流動によ
る平滑効果が大きいことが分かった.
(4)丹銅,アルミニウム引抜き材,アルミニウム焼なまし材の中ではアルミニウム焼なま し材で最も平滑な面が得られた.また,昨年までの帯板試験片との比較より丹銅やアルミ
ニウム引抜き材においてもカーボン膜の剥離の影響が無ければ,相対すべり量が大きくな るほど平滑化される傾向があると考えられる.
(5)フラクタル解析を用いて試験片表面および工具表面細部の微視的な構造を調べた.その 結果,フラクタル性を有することが確認された.いずれの試験片においても半径方向のパ
ワースペクトル次元は平滑化が進むに従って工具表面のフラクタル次元に近づく傾向があ ることが分かった.
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̲上苧研究科
謝辞
本研究の遂行および論文作成にあた■り,終始懇切なるご指導いただきました三重大学大 学院工学研究科松井正仁助教授ならびに中村裕一助教授,またAFM解析や実験手順,読 料作成などについて多くの貴重な御指導をいただいた村井健一技術専門員に深く感謝いた
します.
さらに,実験および考察に際して,惜しみないご協力をいただいたナノプロセッシング 研究室野崎健司氏ならびにナノプロセッシング研究室諸氏に深く感謝いたします.
:̲車人芋大ノII'･'院 l‑̲J､f:研究村