| 研究概要 |
本年度は,エンジニアリング・セラミックスにおける破壊強度と潜在欠陥との特異的関係を検討するため,窒化ケイ素,ジルコニアおよび純度の異なる2種類のアルミナに対する既存デ-タの再整理を行うとともに,窒化ケイ素を用いた3点曲げ試験を追加実施した.その結果,本研究課題で提起した問題点,つまり破壊起点となる潜在欠陥をき裂とみなして破壊時の応力から計算される応力拡大係数は大きなき裂から求めた破壊じん性値よりも小さくなることが再確認された.このうち,特に窒化ケイ素に関しては,アコ-スティック・エミッション(AE)を試験過程でモニタ-した.AE測定の結果,最終破壊時に最大のAEが観察されるが,さらに最終破壊以前にも比較的大きなAEが発生することが今回明らかになった.この観察結果から,新たに欠陥境界層の概念を提案した.つまり,通常の欠陥は幾何学的に理想的な形状として評価できず,その周囲に微視組織に依存した不規則領域を有しているが,この領域をある特定の大きさの欠陥周囲の脆弱層として想定し,その層が最終破壊以前に分離するという仮説である.この仮説に基づいて潜在欠陥と強度との特異的な関係について考察し,さらにモンテカルロ・シミュレ-ションによって欠陥と強度との関係を推定した結果,実験結果におけるばらつきも含めて良い対応が認められた.なお,同様のシミュレ-ションを他の材料についても行った結果,強度の低い材料ほど,あるいは材料組織が粗な材料ほど欠陥境界層が大きくなることが示唆された.また,各種セラミックスの破面において観察された破壊起点の欠陥の写真をもとに,本年度購入したパソコン周辺機器およびパソコン用ソフトを用いて,潜在欠陥の画像処理を行った.この場合,欠陥の種類,つまり気孔型や粗大結晶粒などに応じて,異なる画像の処理法を適用することが画像を正確に把握する上で必要であることがわかった.
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