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本研究では、電解イオンマイグレーション法によるAgイオン拡散ガラス、イオン交換強化ガラス、セラミックス・金属接合体を、それぞれモデル材料として、超音波を照射したときに発生する表面弾性波の音速測定から、残留応力と表面のゆがみを測定する事を試みた。
ソーダガラス表面にNaとKの交換層を形成したガラスの破断強度は無処理に比較して6倍以上増大する事を明かにし、これはガラス表面に圧縮応力層が形成されたためであること、さらにイオン交換ガラス表面の音速と破断強度と比較した結果、両者には比例関係が成立する事を見いだした。また、超音波顕微鏡内に小型の曲げ試験機を設置し、ガラスの音速と曲げ応力の関係を測定した。その結果、音速は曲げ応力(引張)とともに減少した。一方、X-Zモード像の解析から、応力によるガラス表面のゆがみを0.1ミクロンの精度で測定する事ができた。
セラミックス・金属接合体の熱サイクルによる表面歪みと音速の測定から、セラミックス表面の残留応力分布を推定した。Agイオン拡散層の内部組織を撮影することに成功し、そのミクロ組織と欠陥の存在を実証した。
以上の結果から、超音波顕微鏡による応力と表面ひずみの同時測定ならびに表面改質層の評価を可能であることを実証した。
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