2018 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of reliability of ceramics by laser peening and crack-healing
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16H04231
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
高橋 宏治 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (90334630)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | レーザピーニング / セラミックス / 圧縮残留応力 / 曲げ強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，窒化ケイ素単体およびアルミナ・炭化ケイ素複合材を対象に，種々の条件でレーザーピーニングを施工し，残留応力，表面粗さ，曲げ強度を測定した．レーザーピーニング時には，コーティングの有無，パス数を変化させた．また，アルミナ・炭化ケイ素複合材では，パワー密度も変化させた．両材料において，スポット径は固定させた．それぞれの材料において，得られた成果は以下のとおりである．
(1)窒化ケイ素では，コーティングを付与することでレーザーピーニング施工による表面粗さの増加を防ぐことができたが，導入される圧縮残留応力の値が小さくなった．パス数を増やすと圧縮残留応力の値は増加したが，表面粗さも増加した．最適の条件でレーザーピーニングを施工した場合，表面から60μmまで圧縮残留応力を導入できた．
(2)アルミナ・炭化ケイ素複合材では，コーティングを付与し，パワー密度を増大させると圧縮残留応力が増加することが明らかとなった．しかし，パワー密度が増加しすぎると，表面にき裂が生じるため，曲げ強度が低下する要因となった．そこで，き裂発生を抑制しつつ圧縮残留応力が導入できる最適な条件を選定した．
(3)両材料ともに，最適な条件でレーザーピーニングを施工した試験片における曲げ強度のワイブル分布を測定した．その結果，両材料ともに，未施工の試験片に比べ，曲げ強度とそのばらつきが低減した．したがって，レーザーピーニングはセラミックスの曲げ強度改善において有効な表面改質法であることが明らかになった．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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