構造用セラミックスの曲げ強度に及ぼす研削変質層の影響

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650111
• Research Institution: UNIVERSITY OF OSAKA PREFECTURE
• Principal Investigator: 田中 芳雄 大阪府立大学, 工学部, 教授 (60081246)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水谷 勝己 大阪府立産業技術総合研究所, 主任研究員
• Keywords: 研削 / 脆性材料 / 加工変質層 / 亀裂 / 残留応力 / 砥粒切込み深さ / 曲げ強度 / 熱処理

Research Abstract

1.研削成形品の曲げ強さ
(1)研削条件の影響
窒化珪素2種類、ジルコニア1種類、計3種類のセラミックスを砥粒粒度の異なるレジノイドボンドダイヤモンド砥石によって研削した後、これらの強度を四点曲げ試験によって調べた。この結果、砥粒粒度が_<1500、>800、_<400、>200と粗粒になるにつれて曲げ強度が低下するが、その程度は材料によって異なり、窒化珪素では高強度材の方が強度低下の程度が少なく、またジルコニアは窒化珪素ほど強度低下が生じないことが明らかになった。
(2)研削後の熱処理の影響
上記3種のセラミックスに研削後、1000℃、1時間の焼鈍を施すと、窒化珪素の場合、細粒砥石を用いた研削によって低下した強度はほぼ加工前の値に回復し、また粗粒砥石を用いた研削によって50%ないし65%低下した強度も15%ないし45%低下まで強度が回復した。一方、ジルコニアの場合はこの焼鈍の結果、かえって曲げ強度が低下した。
2.研削における砥粒切込み深さ
砥石作業面の砥粒切れ刃の分布を切削法により求め、統計的処理により最大砥粒切込み深さの平均値を求める方法を開発した。これを用いて同一粒度、同一集中度のレジノイドボンド砥石、メタルボンド砥石の切れ刃分布の違いを明らかにした。ここで開発した砥粒切込み深さの評価法をを利用することによって、研削時に進展する亀裂の長さ、残留応力の大きさの推定が行え、ひいては研削成形品の強度評価が行えるようになるものと考えられる。