2004 Fiscal Year Annual Research Report
高温域での応力下における構造用セラミックスのき裂治癒挙動に関する研究
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15360047
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
安藤 柱 国立大学法人横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40017992)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 宏治 国立大学法人横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (90334630)
中尾 航 国立大学法人横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (60361870)
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| Keywords | 自己き裂治癒 / セラミックス / 窒化ケイ素 / アルミナ / ムライト / 曲げ強度 / 疲労強度 / 応力拡大係数 |
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| Research Abstract |
本研究では,申請者らが開発した優れたき裂治癒能力を有する窒化ケイ素/SiC,アルミナ/SiCおよびムライト/SiCを供試材として選択した.100μmの表面き裂を導入した後,試験片に繰り返し応力を負荷した状態で,800〜1200℃の大気中において所定の時間熱処理を行った.熱処理後の試験片の室温曲げ強度を測定し,繰返し応力下におけるき裂治癒挙動を調査した.さらに,それぞれのき裂治癒温度においても,三点曲げ強度,静疲労強度特性および繰返し曲げ疲労強度特性を調査した.その結果,以下の点が明らかとなった.
1.熱処理後の試験片の曲げ強度は平滑材の曲げ強度と同等の値まで強度が回復していた.繰返し応力下において,100μmの表面き裂を導入した予き裂材の曲げ強度の70〜80%程度の繰り返し応力下においてもき裂を治癒することが出来た.繰返し応力下でき裂治癒を施した試験片の曲げ強度は,き裂治癒温度においても,熱処理を施した平滑材と同等な曲げ強度を有していた.
2.それぞれの材料に関して,き裂治癒可能な限界条件を,Newman-Rajuの応力拡大係数評価式および残留応力による応力拡大係数を用いて評価した.
3.繰返し応力下でき裂治癒を行った試験片の治癒温度における繰返し疲労限度は治癒材の曲げ強度の70〜80%程度の値であり,き裂治癒部の疲労限度は十分に高いことが明らかとなった.
上記の結論より,本研究で用いた窒化ケイ素/SiC,アルミナ/SiCおよびムライト/SiCは,温度,応力および環境の条件によっては,使用中に生じたき裂をその場で治癒する能力を有していると言える.
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