非金属結晶中のき裂伝播速度の測定による破壊機構の研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452268
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 鈴木 敬愛 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70013208)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小泉 大一 明治大学, 理工学部, 助教授 (60126050) ; 黒田 和男 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10107394)
• Keywords: き裂 / 破壊 / 光学測定

Research Abstract

この研究は,光を透過する結晶中にき裂があると,そのき裂面で光を全反射させることができることを利用して,き裂の伝播速度を精度よく測定し,固体の破壊機構の解明に役立てようとする目的のものである.高速応答する光学測定の方法はすでに確立しており,この科学研究補助金によって,光学系をマルチ・チャンネル化し,進行中のき裂の形状の変化をも同時観察することを計画した.計画初年度からの平行ビームを細長い数本のビームに分割し,各々の光量変化を同時に計測する光学系の製作を行い,マルチ・チャンネル・ウェーブメモリーを用いた測定のマルチ・チャンネル化を進めた.狭い空間に周波数の高い受光素子と増幅器を配置するために生じるチャンネル間の干渉を除くのに苦心したが,今年度には4チャンネルから8チャンネルまで所期の精度の測定が可能となった.この測定装置を用いて,主としてNaCl単結晶中のき裂伝播の測定を行い,伝播中のき裂の形状がどのように変化するかを0.1μsecの時間分解能で測定した.き裂の進展は空間的にも時間的にも一様ではない.すなわち,き裂の進展開始は局所的に起こり,それが全体に拡がる形で進行する.また,一部分だけが非常に遅れて進展を開始する場合もある.き裂の速度は,進展開始直後に最大値約1000m/secになった後,減少する場合もあるが,低速で動いた後に高速に達する場合もある.なお,目標の一つであった赤外光による半導体の実験は,レーザーの照明むらが大きいために十分な精度が得られなかった.

Research Products

• [Publications] H.Koizumi,K.Kuroda and T.Suzuki: "Optical measurements of crack propagation with high resolution" Rev.Sci.Instrum.64. 1822-1824 (1993)
• [Publications] H.Koizumi,S.Katakura and T.Suzuki: "Crack propagation velocity in NaCl single crystals" Mater.Sci.& Eng.A174(印刷中). (1994)