部分安定化ジルコニアセラミックスの破壊機構に関するX線的研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550067
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 田中 啓介 京都大学, 工学部, 助教授 (80026244)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 星出 敏彦 京都大学, 工学部, 助教授 (80135623)
• Keywords: セラミックス / 破壊 / X線回析 / き裂成長 / 破面解析 / 残留応力

Research Abstract

1.セラミックス中の残留応力の高精度X線測定のための回析面と特性X線の組合せをジルコニアを含めて他のセラミックスについて定め、かつX線応力定数を決定した。
2.ジルコニア・アルミナ複合セラミックスに対して、ジルコニア(133)面およびアルミナ(146)と(1.0.10)面との回析を用いて各相の相応力を分離してX線測定することが可能であり、両相の相応力より複合則を使って巨視的応力および微視的応力が測定することが出来た。この手法を研削残留応力および破面残留応力測定に利用することによって、各相の受持つ残留応力とともに巨視的残留応力も測定され複合材の微視力学的検討が可能となった。
3.ジルコニアの正方晶から単斜晶への変態量を単斜晶の(111^^ー)面、(111)面の積分強度の、正方晶と立方晶の(111)面の積分強度との比より決定する方法を確立した。
4.アルミナ、窒化ケイ素およびTicーCr_3C_2複合セラミックスの予き裂材並びに切欠き材について破壊試験を実施した。ついで破面近傍の残留応力分布をX線で測定した。特に窒化ケイ素セラミックスでは破面近傍で大きな圧縮残留応力場が形成されており、この種の残留応力は鉄鋼材料とは著しく異っていることが明かとなった。この圧縮残留応力は、き裂先端でのマイクロクラッキングに対応するものと解釈される。
5.セラミックス破面近傍の残留応力分布をもとに、非弾性変形領域の深さを求めた。その深さは応力拡大係数の2乗に比例して破壊力学的関係が成立することが確かめられた。

Research Products

• [Publications] 田中啓介: "ジルコニア・アルミナ複合セラミックスのX線的弾性定数" 材料. 38. 840-846 (1989)
• [Publications] Keisuke Tanaka: "Elastic Constants of Ceramics for XーRay Residual Stress Measurement" Proceedings of 2nd International Conference on Residual Stresses. 328-334 (1989)
• [Publications] Tadao Mishima: "XーRay Fractographic Study on Impact Fracture Surface of Alumina Ceramics" Proceedings of 2nd International Conference on Residual Stresses. 920-925 (1989)
• [Publications] 田中啓介: "ジルコニア・アルミナ複合セラミックスの相応力のX線測定" 日本機械学会論文集A編. 56. (1990)
• [Publications] Zenjiro Yajima: "XーRay Examination of Fracture Surface of Silicon Nitride Ceramics" Advances in XーRay Analysis. 33. (1990)