微小領域の変形機構の解明に寄与！
SEM in-situ 引張試験

概要

従来、破壊後の様子から「推定」するしかなかった材料の変形・破壊のメカニズムを、リアルタイムで直接観察できるようになりました。組織の中をどのように進展していくのかを動画として捉えることで、材料の弱点が明確になります。これにより、お客様の高強度・高信頼性材料の開発を加速させます。

微小領域の変形挙動の把握が必要とされる背景

様々な製品で小型・軽量化が進んでおり、それに伴い使用される素材には一層の高強度化が求められています。実用素材の多くは微小な組織構造の集合体であるため、その機械的特性を深く理解するには、外力が加わった際の微小領域における変形挙動を動的に捉えることが、変形メカニズムを解明する上で極めて重要だと考えられます。

既存技術の課題

従来の変形機構の評価では、引張試験などで破壊させた後の試験片について、その破面や断面組織を観察・解析することが一般的でした。この手法では、破壊の起点やき裂の伝播経路は把握できるものの、試験中の組織の動的な変化については、試験後の静的な状態から推定するしかありませんでした。

SEM in-situ 引張試験の詳細

走査電子顕微鏡（SEM）の内部に小型の引張試験機を設置し、材料に引張荷重をかけながら、リアルタイムで微小領域の組織構造を観察します。引張試験中の「その場観察像」と「試験力・変位」の情報を同時に提供できるため、材料の変形挙動を動的に把握でき、変形機構の解明に大きく貢献します。

A-1装置仕様

観察装置

試験機

A-2SEM in-situ 引張試験の事例）6000系アルミニウム合金

走査型電子顕微鏡像（結晶粒の変化が見えている。）

反射電子像：試料表面の組成の違いや結晶粒を反映した像が得られる。
2次電子像：試料表面の細かい凸凹を反映した像が得られる。

A-3SEM in-situ 引張試験の事例無機フィラー入り樹脂

走査型電子顕微鏡像（白：フィラー黒：樹脂）

樹脂が変形、フィラーを避けて樹脂部分の中央が裂けるようにき裂（←）が進展している。

まとめ

材料の変形・破壊メカニズムは、破壊後の静的な状態から「推定」するしかありませんでした。この課題を、当社の「SEM in-situ引張試験」が解決します。

高性能な走査電子顕微鏡と専用試験機の組み合わせという当社の特徴を活かし、破壊の過程をリアルタイムで直接観察。材料の弱点を明確にし、お客様の高強度材料開発を加速させます。
素材開発にお困りでしたら、ぜひお気軽にご相談ください。

執筆者

技術本部　物理解析センター　解析部　物性・形態解析室｜丸山貴章（まるやま　たかあき）

よくある質問

どんな材料の試験が可能か？: 金属材料を中心に、試験片形状に加工可能で、且つ走査型電子顕微鏡での観察が可能な材料

温度制御（低温・高温）は？: 本試験は室温（成り行き）のみで温度制御は不可

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