セラミックス材料の焼成条件最適化のためのAEプロセスモニタリング装置の開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555215
• Research Institution: Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo
• Principal Investigator: 榎 学 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (70201960)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮 武和 (株)ソノテック研究開発部, 部長 ; 清水 勇芳 (株)NF回路設計ブロック, 主任研究員 ; 岸 照雄 工業技術院, 産業技術融合領域研究所, 所長
• Keywords: アコースティック・エミッション / セラミックス / ホットプレス / 焼結

Research Abstract

セラミックス材料特にセラミックス基複合材料においては、ホットプレス等での材料作製時において、冷却中にマトリックスと強化素材との熱膨張係数の差に起因する応力の発生により割れが発生することが問題となる。したがって、それを避けるためには試行錯誤的に焼成条件や冷却速度を決定しているのが現状である。しかし、それでは非能率的であり、またエネルギー的にも無駄が多いので、非破壊的に焼成条件のモニタリングが行なえることが期待される。
本年度、PbO-SiO_2-B_2O_3系ガラスをマトリックスにSiCを分散粒子として用いた材料に関してAEによる実験を行った。界面での残留応力の発生をさけるために、SiC粒子の熱膨張率に近いガラス系を選んだ。曲げ試験およびSEPB試験片を用いた破壊靭性試験では、AE波形の計測および一次元位置標定を行った。また、CT試験片を用いた破壊靭性試験では、6チャンネルのAE波形計測、三次元位置標定およびモメーメントテンソル解析を行った。
曲げ試験においては、複合化することによりAE発生応力が低下し、微視破壊の発生により応力の再分配が生じ、それが強度向上に関係することがわかった。破壊靭性試験においては、同様に体積率の増加によりAE発生数が増加した。粒子間距離に違いにより、き裂先端付近での微視破壊過程が変化し、それが高靭化につながるためであると推定された。

Research Products

• [Publications] B.-N.Kim, Y.Katsukawa, B.-W.Ahn, M.Enoki and T.Kishi: "Evaluation of R-Curve Behavior from Indented Strength in SiC Particle-Dispersed Al_2O_3 Composite" Key Engineering Materials. 127-131. 889-894 (1997)
• [Publications] A.Rabiei, B.-N.Kim, M.Enoki and T.Kishi: "A New-Method Based on Simultaneous Acoustic-Emission and insitu SEM Observation to Evaluate the Fracture-Behavior of Metal-Matrix" Composites,Scripta Materialia. 37. 801-808 (1997)