セラミックスの破壊時における破面間架橋効果の定量化

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450248
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 西田 俊彦 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (30027809)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): PEZZOTTI Giuseppe 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (70262962)
• Keywords: セラミックス / 靭性 / 破壊力学 / 安定破壊 / 開口変位 / 架橋強化 / 応力測定 / ラマン分光

Research Abstract

セラミックス系材料の破面間架橋効果の役割を明らかにするため,以下の通りの実験を行いその結果を得た.
1,破壊力学的手法により破壊抵抗性の測定実験
本年度は,主としてモノリシックな緻密質セラミックスを対象として,研究代表者らが提案している鋭いノッチを導入する方法で破壊力学試験片を作製し,安定破壊実験を行った.その結果を従来法のSEPB法による試験結果と比較すると,粒子径が大きく,またその形状異方性が進行するにつれて,両測定結果間に開きが生じることを確認した.
2,ラマン分光分析を利用したクラック進展中の破面相互作用のその場定量化実験
非酸化物の窒化ケイ素や炭化ケイ素では,外部応力とラマン散乱の波長ピークシフトとの関係を安定的に結びつける条件を見出した.またアルミナのようにラマン感度が期待できない材料に対しては,微量不純物からの蛍光分光を利用した同様の条件を見出すことができた.
3,破面間相互作用の破壊力学的手法による理論解析
クラック先端部周辺の架橋応力分布が定量化できているので,それを関数化した新しい破壊力学式を提案し,その式を利用した破壊抵抗曲線(R曲線)と,1で実測した特性との比較評価を行いながら,破壊力学式中のパラメータの修正を開始できている.
4,負荷を受けているクラックの開口変位計測
以上の材料についていずれも開口変位の計測を行い,その結果を整理中である.併せて次年度の研究展開を考慮して,多孔性セラミックスについても,アルミナのフィルターや炭化ケイ素熱交換器材料を入手して,開口変位測定を始めた.

Research Products

• [Publications] G.Pezzotti,T.Nishida et al.: "Analysis of Near-tip Crack Bridging in WC/Co Cermet"J.Eur.Ceram.Soc.. 19. 119-123 (1999)
• [Publications] G.Pezzotti,T.Nishida et al.: "In Situ Measurement of Bridging Stresses in Al_2O_3/Al_2O_3-plateret Ceramic by Fluoresence Spectroscopy"J.Eur.Ceram.Soc.. 19. 601-608 (1999)
• [Publications] 奥田 肇,西田俊彦 他: "その場蛍光分光分析で解析したアルミナの破壊挙動に及ぼす粒子形態の影響"材料. (発表予定).