| 研究概要 |
本研究は,先進複合セラミックスにおける数100μm程度のき裂に関する『き裂進展抵抗(マイクロRカーブ)』の新たな評価法を確立することを目的としている.本研究により以下の知見が得られた.
(1)CSF(Controlled Surface Flaw)法でマイクロRカーブを測定するための理論的基礎として,圧痕の残留応力を考慮した破壊力学モデルを構築し,破面間相互作用力・初期き裂長さ・き裂形状などが測定結果に及ぼす影響について考察した.
(2)上昇型マイクロRカーブが存在しないガラスおよび微粒多結晶アルミナに本評価法を適用した.その結果,圧痕近傍の残留応力を研磨によって除去するにつれて,見かけの破壊靭性は一定値に収束し,ガラスおよび微粒多結晶アルミナには,上昇型Rカーブが存在しないことを明らかにした.また,この結果は破壊力学モデルによる理論解析の結果とも一致した.
(3)先進複合セラミックスの1例として,微細組織の異なる2種類の多結晶窒化ケイ素に本評価法を適用した.その結果,どちらの試料にも上昇型マイクロRカーブが認められ,本評価法の有効性を示すことができた.また,柱状晶組織が発達するほど,ブリッジング応力が増加することも明らかにした.
(4)先進複合セラミックスのもう一つの例として,多結晶正方晶ジルコニア(のマイクロRカーブ測定も行った.その結果,見かけの破壊靭性の研磨量依存性に減少傾向が認められなかった.これは,相変態強化による残留応力の影響が非常に大きく,圧痕のみの残留応力のように圧痕の約3倍まで研磨しても除去できなかったためである.すなわち,窒化ケイ素などのcontact shielding機構と異なり,zone shielding機構の材料に,この評価法を適用するためには,process zone wake内での残留応力に関する正確な見積もりが必要であることがわかった.
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