2005 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 首都大学東京, 都市教養学部理工学系, 助教授 (00191726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 訓史 首都大学東京, 都市教養学部理工学系, 助教授 (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 / AE解析 / FEM / 結晶粒径 / 多軸応力 |
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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動的な現象のため、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、最終年度である本年度には、以下のような研究を行った。
1.熱衝撃破壊特性の結晶粒系依存性
平均結晶粒径を4〜40μmまで変化させた高純度アルミナ多結晶体を作製し、本研究で開発を進めたディスクオンロッド試験により熱衝撃破壊特性を評価した。その結果、熱衝撃下で主き裂が形成される臨界応力は結晶粒径の-1/2乗に比例するHall-Petch型の粒径依存性を示すことが明らかになった。
2.非等2軸熱応力下での熱衝撃破壊挙動
従来は、ディスク状試験片を用いて等2軸応力下での熱衝撃破壊挙動を評価してきた。本年度は、アスペクト比が1:1から1:5までの長方形薄板試験片を用い、様々な応力比の下での熱衝撃破壊挙動を調査した。その結果、熱衝撃下での主き裂形成時の熱応力は、き裂面に垂直な引張応力を主き裂形成の臨界条件とした場合とひずみエネルギーを臨界条件とした場合のいずれにもよく一致し、機械的応力下での主き裂形成臨界応力とも統一した臨界条件で説明できることが明らかになった。
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Research Products
(6 results)
