セラミックスのインデンテーション法におけるき裂発生に関する基礎的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750121
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 糸数 真哉 琉球大学, 工学部, 助手 (40213102)
• Keywords: インデンテーション法 / セラミックス / 三角すい圧子 / ビッカース圧子 / 超微少硬度法

Research Abstract

セラミックスは,高硬度,耐摩耗性および高融点等の特性のため,極限状態で使用される構造用部品として注目されているが,その破壊挙動が脆性であるために使用する際の本質的な問題となっている。現在,最も簡便にセラミックスの破壊靱性値を測定する方法の一つにインデンテーション法がある。しかし,その実験式だけでも20もの式が提案されておりその優劣については明確な結論が示されていない。その原因としてセラミックスの種類により発生するき裂形状が異なることやき裂が圧子押込みのどの時期にどのように発生しているのかについて統一的な見解がなされてないためであると考えられる。そこで本研究では,セラミックスのインデンテーション法におけるき裂発生のメカニズムについて実験および解析の両面からひとつの考察を示すことを目的とする。そのため,本年度は,ビッカース圧子および三角すい圧子による圧子押込み試験機の製作を行った。試験機の本体は申請者の所属する研究室にある電気油圧式サーボ試験機(引張り圧縮荷重容量1000kgf)である。本体の試験片チャック部にビッカース圧子および三角すい圧子が取り付けられる専用治具を作製した。押込み変位量は,平成9年度科学研究費補助金により購入した光ファイバー方式の非接触変位計を圧子取付け治具に接着して,圧子と試験片表面との間の距離の変化を測定することにより求めた。荷重信号および変位信号は,AD変換器を介してパーソナル・コンピュータに取込み,荷重-押込み変位曲線の解析に用いた。本年度は,製作した試験機の性能評価のためにS15Cおよび70/30黄銅を用いて最大押込み荷重が20kgfまでの圧子押込み試験を行った。その結果,荷重-押込み変位曲線の形状がこれまで報告されてきた結果と大きく異なっており,その原因が非接触変位計の設定および操作方法にあることが分かった。来年度に向けて検討課題を得ることができた。