2004 Fiscal Year Annual Research Report
熱応力及び微視破壊過程の動的評価に基づくセラミックスの熱衝撃破壊機構の解明
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15360349
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
若山 修一 東京都立大学, 工学研究科, 助教授 (00191726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 訓史 東京都立大学, 工学研究科, 講師 (80326016)
赤津 隆 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 講師 (40231807)
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| Keywords | セラミックス / 熱衝撃破壊 / ディスクオンロッド試験 / 熱応力 / き裂進展抵抗 / 高靭化機構 |
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| Research Abstract |
熱衝撃破壊は、物体内の大きな熱流束に伴い発生した温度差に起因する熱応力の下での、微視割れの生成・成長・合体など微視的素過程で構成される巨視き裂(主き裂)の生成・進展過程と考えられる。したがって「熱応力の決定」及び「微視破壊過程の解明」の2つを動的に行うことが必須である。しかしながら、熱衝撃破壊は短時間で生じるため、それらを同時に満足する実験手段は従来ほとんど見うけられない。
そこで本研究では、上述の2点を満足する熱衝撃特性評価法(ディスクオンロッド試験)の確立及びそれによる熱衝撃破壊機構の解明とともに、それらに基づいた高耐熱衝撃材料設計・構造設計技術の開発を最終目的として研究を進めているが、平成16年度には、以下の成果を得ている。
1.高速A/D変換(最大1GS/s)が可能なディジタルオシロスコープを導入し、熱衝撃破壊の際の微視割れ生成に伴うAE波(弾性波)の波形を記録・解析しうるようにシステムを改良した。
2.SiCウィスカ強化ジルコニア/アルミナ基複合材料(SiCw/ZrO_2・Al_2O_3)を作成し、予き裂を導入した後にディスクオンロッド試験により熱衝撃下でのき裂進展挙動を調査した。赤外線カメラで測定した温度分布から熱応力分布を算出し、仮想き裂閉口法で応力拡大係数を決定した。その結果、き裂進展開始時の抵抗はモノリシックアルミナとほとんど等価であったが、モノリシックアルミナでは進展を開始したき裂が貫通したのに対し、複合材料では貫通せずに停止した。
3.種々の長さの予き裂を導入したアルミナセラミックス試験片のディスクオンロッド試験を行い、き裂進展挙動を調査した。その際、板圧方向の温度分布および熱応力分布をも考慮し、3次元熱伝導・構造連成解析を行った。き裂進展開始抵抗は予き裂長さによらずほぼ一定であった。
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Research Products
(6 results)
