コンタクトストレスによる窒化けい素系セラミックスの変形挙動と微細組織に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650706
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 内山 休男 長崎大学, 工学部, 助教授 (50039690)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 和夫 長崎大学, 工学部, 教授 (30225495)
• Keywords: 窒化けい素 / コンタクトストレス / 球状圧子 / 変形挙動 / コンタクトダメージ / 微細組織 / ラジアルクラック / ヘルツクラック

Research Abstract

異なる粒径を有する窒化けい素と量の異なる焼結助剤を原料粉末とすることにより、粒径や粒界相の量と組織などの微細組織を違えた窒化けい素系セラミックス焼結体を作製し、その表面に球状のダイヤモンド圧子を圧入し、そのときに発生するコンタクトダメージと微細組織との関係を調べた。その結果、以下のことが明らかとなった。
1.球状ダイヤモンド圧子の圧入により、窒化けい素系セラミックス焼結体上に29N以上の圧入荷重において球冠上の圧痕が形成され、その外周円周辺に盛り上がりが観察された。
2.微細組織に関係なく、147N以上の圧入荷重において圧痕から放射状に伸びるラジアルクラックの形成が認められた。
3.ラジアルクラックは、平均粒径の大きい窒化けい素系セラミックス焼結体ほど長さが長く、かつ粒を切って進展することが判った。
4.平均粒径の小さい窒化けい素系セラミックス焼結体の場合には、196および247Nの圧入荷重において円形のヘルツクラックの形成が認められた。
5.球冠状の圧痕の深さは、粒界相の多い窒化けい素系セラミックス焼結体ほど深いことが判った。
以上の結果のように、窒化けい素系セラミックス焼結体のコンタクトダメージは、焼結体の微細組織に大きく影響を受けることが判った。今後は、圧子圧入後の窒化けい素系セラミックス焼結体中に残留する内部応力とダメージとの関係を明らかにし、さらに、圧子圧入時の変形挙動の定量化を目指す。

Research Products

• [Publications] 小林 和夫: "異なる微構造を有するSi_3N_4セラミックスのコンタクトストレスによる表面変形挙動" 学振124委員会資料NO.124-64-19-92. 1-4 (1992)
• [Publications] 佐原 教三: "Observation of Damage Induced by Contact Stress on Si_3N_4 Ceramics with Different Microstructures" Proc.9th Korea-Japan Seminar on New Ceramics. 219-222 (1992)