セラミックスの微視割れ生成臨界応力の非破壊評価

• 研究課題/領域番号: 01647518
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 若山 修一 東京都立大学, 工学部, 助手 (00191726)
• 研究期間 (年度): 1989
• 研究課題ステータス: 完了 (1989年度)
• 配分額: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 1989年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: セラミックス / 微視割れ / 生成臨界応力 / アコ-スティック・エミッション / 非破壊評価

研究概要

本研究では、セラミックスの高靱化機構の解明や信頼性確保技術の確率に不可欠な微視割れ生成臨界応力の評価及び評価法の確立を目的とした。供試材にアルミナセラミックス(平均粒径20μm,気孔率5%)を用い、種々の寸法の試験片を用いた3点曲げ及び4点曲げ試験を行った。また、試験の際に、材料内で生成した微視割れにともない放出される弾性波を利用した、AE法を用い、蛍光浸透探傷法及び走査型電子顕微鏡による観察と併せ、微視破壊過程の非破壊評価を行い、以下の成果を得た。
(1)曲げ試験の際、最終不安定破壊以前に、AEイベント及びエネルギ-の急増点が観察され、その際の見かけの曲げ応力σcは、AE計測の際のしきい値及び試験片寸法に依存しない材料固有の値を示した。なお、AE計測デ-タの収録には、当補助金で購入したテ-プデッキを、また、AEデ-タ解析には、同じく当補助金で購入したコンピュ-タを用いている。
(2)蛍光浸透探傷法による曲げ試験中の微視破壊過程の観察の結果、σcは主き裂が形成され、成長を開始する応力であることが理解された。
(3)σcは金属材料における降伏応力と同様な意味を持つ、セラミックスの新しい材料評価パラメ-タとしての可能性を有しており、脆性材料の微視割れを利用した高靱化機構及び強度の統計的取り扱いに関する重要な知見が得られた。
(4)なお、走査型電子顕微鏡による微視破壊過程の観察には、今後更なる努力が必要であるものの、現段階でも、高靱化機構解明に関する新しい実験結果(ブリッジングの観察なで)が得られている。