レーザースポレーション法による薄膜の密着強度評価に関するBEM解析

抄録

近年，レーザースポレーション法が開発提案され，さまざまな膜の強度評価に対して適用されている．この手法は，薄膜を有する基材表面にレーザーを照射することによって複合平板の板厚方向に高周波振動を伝播させ，試験片の裏面にて反射した膨張波によって基材と薄膜の間に剥離を生じさせる試験方法である．この際，試験片裏面，すなわち薄膜側における面外方向の変位応答から薄膜接合界面の応力場を逆解析的に求め，剥離が生じた際の応力場を評価することが可能である．また，き裂を有する試験片内の応力場をレーザースポレーション法と逆解析の併用によって求めることができれば，き裂が進展する際の破壊靭性値の評価が可能となる．本研究では，薄膜と基材の密着強度ならびに界面き裂の破壊靭性値をレーザースポレーション法を用いて評価することを目的として，一連の考察を行った．SiC基板上に作成されたダイヤモンド膜，およびアルミニウム基材上のチタン膜に対してレーザースポレーション試験を実施し，その際の変位応答の計測結果より，境界要素逆解析を適用して界面の密着強度と破壊靭性値を評価した．