セラミックの高温における応力ーひずみ応答の計測と非弾性変形解析

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03452104
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 幡中 憲治 山口大学, 工学部, 教授 (60026193)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大木 順司 山口大学, 工学部, 助手 (80223965) ; 藤満 達朗 山口大学, 工学部, 助教授 (70035062)
• Keywords: 常圧焼結窒化けい素セラミック / 高温引張り / 引張応力ーひずみ応答 / 非弾性変形 / 引張変位の計測 / 弾塑性有限要素法 / 高温クリープ / 高温疲労

Research Abstract

常圧焼結窒化けい素セラミックス製の突起部付き板状試験片を用いて、1170℃および1300℃の試験温度下において種々の公称応力下引張クリープで試験を実施した。このときクリープ変位の測定は、レーザ変位計測装置を用いて試験片突起部間に生じる変位を計測することにより行われた。測定結果によると、本変位計を用いて試験片に生じる微小クリープ変位を約600時間にわたって安定して測定できることがわかった。また、いずれの試験条件下においても、セラミックスのクリープ曲線は遷移クリープ状態を経た後、定常クリープ状態へ移行した。なお、1300℃下における低応力域で得られたクリープ曲線は、定常クリープ状態後加速クリープ状態をも示した。さらに、1300℃下におけるクリープ試験で得られた定常クリープひずみ速度と公称応力を両対数紙上にプロットした結果、両者の関係は、高応力域と低応力域において成立する2本の直線により表現できた。
さらに、高温下においてエンジニアリングセラミックス製丸棒試験片の引張・圧縮疲労試験を行うことができる試験システムを開発した。これは、Ni基超耐熱合金製の水冷式負荷用治具、円筒二分割型高温電気炉および閉ループ型電気油圧式材料試験機により構成された。この試験装置を用いて、常圧焼結窒化けい素セラミックスの引張・圧縮疲労試験を室温、1000℃および1200℃の試験温度下で実施した。その結果、いずれの試験温度下においても、窒化けい素セラミックスの疲労寿命は応力振幅の低下とともに増加するいわゆるSーN曲線の形態を示した。しかしながら、SーN曲線の勾配は室温におけるより1200℃において小さかった。

Research Products

• [Publications] 幡中 憲治 塩田 祐久: "常圧焼結窒化けい素セラミックの高温引張応力ーひずみ応答" 日本機械学会論文集(A編). 58. 653-660 (1992)
• [Publications] 幡中 憲治 塩田 祐久: "常圧焼結窒化けい素セラミックの高温クリープ" 日本機械学会第69期通常総会講演会講演論文集(Vol.A). No.920-17. 357-359 (1992)
• [Publications] 幡中 憲治 塩田 祐久: "常圧焼結窒化けい素セラミックスの高温クリープ挙動" 日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. No.920-72. 548-549 (1992)
• [Publications] 幡中 憲治 西村 仁: "常圧焼結窒化けい素セラミックスの高温引張圧縮疲労挙動" 日本機械学会中国四国支部第31期総会・講演会講演論文集. No.935-1. 31-33 (1993)
• [Publications] 幡中 憲治 塩田 祐久 西村 仁 宮村 紘: "セラミックスの高温クリープおよび疲労強度評価" 超高温材料シンポジウムVにおいて発表予定. (1993)
• [Publications] 幡中 憲治 西村 仁 勝山 将司: "常圧焼結窒化けい素セラミックスの高温引張圧縮疲労試験" 日本機械学会第70期通常総会講演会において発表予定. (1993)