| 研究概要 |
本年度はセラミックス・セラミックス溶射材の高温疲労強度ならびにき裂開口変位計測を行った.以下に得られた結果をまとめて示す.
1.窒化ケイ素セラミックス,じん性値の異なる2種類の炭化ケイ素セラミックスを用いて,高温疲労強度を調べた.窒化ケイ素セラミックスについては900℃以下で,炭化ケイ素については1000℃下で正静疲労ならびに動疲労試験を行った.その結果,両材料とも繰返しの効果は極めて少なく,時間依存が支配的であることがわかった.また両振正弦波で行った試験に対する合理的な有効応力評価法として線形累積損傷則に基づく評価方法を提案した.
2.破面観察ならびに表面観察から,これらセラミックスに発生したき裂はジグザグに進展しており,明らかに粒子架橋の効果が認められた.これを定量的に評価するためにレーザスペックルを用いた正確なき裂開口変位計測手法を提案すると共に,アルミナセラミックス,窒化ケイ素セラミックスの3点曲げ疲労試験において,発生した微小き裂の開閉口挙動を計測した.セラミックスの荷重P-COD曲線には固体摩擦型のループの拡がりが,また窒化ケイ素セラミックスのP-COD曲線の勾配は計算値より約半分と小さくなっており,粒子架橋の効果を定量評価することが可能となった.
3.アルミナセラミックス溶射材の常温ならびに高温疲労試験を行った.試験中レーザスペックルゲージを用いて応力-ひずみヒステリシスを計測した.疲労初期における応力-ひずみ関係は基材の特性のみが現れていたが,疲労過程中期にはヒステリシスループに局部的に乱れが生じ,後期過程においてはひずみが生じなくなった.破面観察,疲労過程中の縦断面観察の結果,疲労中期はアルミナセラミックス溶射層のみにき裂が入る過程であり,後期は基材とボンドコート層の間にはく離が発生,その後基材にき裂が入る過程であった.溶射材の疲労強度は後期過程における基材のき裂発生に支配されていることがわかった.
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