| 研究概要 |
セラミックスは耐摩耗性、高温硬度がきわめて秀れており、また他物質との反応性が低く、接触擦過時の摩擦係数が低いなど工具材として秀れた諸特性を有している。しかし最大の欠点は衝撃荷重に対して脆弱であり、かつ破壊強度も大きなバラツキを有し、予測困難な突発的欠損が発生しやすいことである。このため申請者らは欠損発生を予測する手法を開発し、その妥当性を検証している。本研究は開発した方法を実行するに必要な工具材に関する基礎データを収集する方法に関するものであり、特に欠損発生時間の予測に必要な衝撃負荷のくり返しによる工具材の破壊強度の低下(劣化)を目的としている。このためまず劣化機構と環境による影響を検討するため、任意の温度における試験が可能な衝撃劣化試験機を試作した。ついで【Al_2】【O_3】系および超硬P20を中心に劣化機構,劣化の進行と温度,負荷時間の関係を検討した。劣化機構はセラミック構成硬粒子まわりに無方向の微小き裂が発生する等方的なもので、P20においては800℃以下では温度,負荷時間は劣化に影響しないが、【Al_2】【O_3】では700〜800℃では劣化の進行が著るしいことを確認した。さらにこれら劣化状態を非破壊で同定する方法として、劣化機構から予想される超音波の伝播特性の変化を利用する方法を検討した。劣化の進行に伴い伝播減衰,特にせん断波のそれが増大すること,これが高周波数ほど大となること,音速は縦波,せん断波ともにわずかであること,さらに処女材についても試片ごとに伝播減衰が異なり、大減衰を示す試片ほど劣化の進行も大となること等を確認した。今後の問題点としては、探触子と試片を接続する媒質,最適使用周波数についての検討が必要であろう。
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