| 研究課題/領域番号 |
03452101
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
機械材料工学
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
宮田 隆司 (1992) 名古屋大学, 工学部, 教授 (20023228)
大塚 昭夫 (1991) 名古屋大学, 工学部, 教授 (60022993)
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| 研究分担者 |
田川 哲哉 (田川 哲也) 名古屋大学, 工学部, 助手 (00216805)
宮田 隆司 名古屋大学, 工学部, 教授 (20023228)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1992
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| 研究課題ステータス |
完了 (1992年度)
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| 配分額 *注記 |
5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
1992年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1991年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
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| キーワード | セラミックス / 窒化珪素 / アルミナ / 静疲労 / 転がり疲労 / 繰返し応力効果 / 架橋効果 / K-v特性 / 窒化けい素 / き裂進展 / 繰返し応力 / R曲線 / KーV特性 |
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| 研究概要 |
本研究では先ず、窒化珪素及びアルミナについて、き裂進展中応力拡大係数が一定に保たれる一定モーメント試験装置を用いて、大気中でのき裂進展試験を行い、き裂進展の時間依存性とそれに及ぼす応力の繰り返しの影響について検討した。一定の応力拡大係数のもとでは静疲労き裂進展速度はき裂の進展に伴って低下し、停止する現象がみられた。一方、比較のため行ったほうけい酸ガラスではそのような現象はみられず、また動疲労試験では繰返し数依存形の疲労は生じない材料でもき裂の遅延、停止現象は殆ど抑制され、ガラスに近い挙動を示した。さらに結晶粒径の異なる窒化珪素、アルミナについて同様の試験を行うとともに、負荷履歴を変化させてき裂進展抵抗に及ぼす影響を調べた。その結果、結晶粒径の大きなセラミックスほどき裂進展減速・停止現象が顕著に現れること、走査形電子顕微鏡内でのき裂の開口状況の観察から、この現象が粗大結晶による架橋効果によるものであること、繰返し負荷によってこの架橋効果が減殺されることが動疲労試験でき裂の遅延、停止がみられないことの理由であること、などか明かとなった。粗大結晶による架橋効果はき裂長さに依存し、従って応力拡大係数とき裂進展速度との関係はき裂長さに依存するので従来、材料特性として評価されてきたK-v特性は材料定数としては認め難いことを示した。負荷履歴の変化がき裂進展に及ぼす影響もこの架橋効果に及ぼす影響として理解することができた。
この他、セラミックスについての転がり疲労試験も行い、硬鋼と同様な転がり疲労がセラミックスでも起こること、その機構も極めて類似しており、内部からせん断形のき裂として発生、進展した疲労き裂が破壊の原因となっていることを明かにした。通常の引張り・圧縮応力下では疲労を起こさないことを確認した窒化珪素でもこの機構で破壊しており、圧縮・せん断応力下ではセラミックスでも繰り返し数依存形疲労を起こすのかどうか極めて興味深い課題を残した。
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