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2018 年度 実績報告書

押し込み「その場」ラマン分光と顕微光弾性解析による破壊直前のガラス構造の直接評価

研究課題

研究課題/領域番号 16K06730
研究機関滋賀県立大学

研究代表者

吉田 智  滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (20275168)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードガラス / 破壊 / 構造 / インデンテーション
研究実績の概要

本研究では,ガラスの押し込み試験中にラマン分光測定を行い,押し込み破壊が生じる直前のガラス構造を評価することを目的とした。さらに,押し込み試験中に光弾性測定も行い,押し込み試験により誘起されるガラスの複屈折を検出し,逆問題解析により押し込み圧子周辺の3次元応力場を決定することも併せて試みた。
押し込みラマンその場測定の結果,ダイヤモンド圧子下のガラスは,静水圧下と同様の構造変化を示すガラスと,異なるガラス構造を示すガラスが存在することが明らかとなった。前者のガラスは非架橋酸素を多く含むこと,後者のガラスは非架橋酸素が少なく発達したネットワーク構造を有することがそれらの化学組成から予測され,このような静的なガラス構造の違いが,ダイヤモンド圧子下での複雑な応力場に対する応答性の違いに繋がったのだと考えられた。
複屈折測定については,押し込み試験中に塑性流動が起こり易いガラスと起こり難いガラスで,応力分布が大きく異なることを初めて明らかにした。球圧子を用いるとガラスは低荷重下では弾性変形のみを示し,ガラス固有の閾値以上の応力下で塑性変形を示す。除荷後に同じように凹みができる場合でも,塑性流動により永久変形する場合と,高密度化により永久変形する場合で,圧子下のガラスの応力場は全く異なることが明らかとなった。さらに,これらの結果をガラスの残留応力生成メカニズムに基づいて考察することができた。
これらの結果は,いずれも世界初の独自な研究成果と言える。本研究代表者は研究実施期間中に様々な国際会議で招待講演を依頼されるとともに,国際論文誌において招待総説や国際共著論文を著すなど,積極的に成果公表に努めた。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Wisconsin/Milwaukee(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Wisconsin/Milwaukee
  • [国際共同研究] ESPCI(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      ESPCI
  • [雑誌論文] In-situ Raman Measurements of Silicate Glasses during Indentation2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T.H. Nguyen, A. Yamada, J. Matsuoka
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 60 ページ: -

    • DOI

      doi.org/10.2320/matertrans.MD201901

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Micro-Photoelastic Evaluation of Indentation-Induced Stress in Glass2019

    • 著者名/発表者名
      K. Asai, S. Yoshida, A. Yamada, J. Matsuoka, A. Errapart, C.R. Kurkjian
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 60 ページ: -

    • DOI

      doi.org/10.2320/matertrans.MD201903

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Indentation deformation and cracking in oxide glass: toward understanding of crack nucleation2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids: X

      巻: 1 ページ: -

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.nocx.2019.100009

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] In-Situ Raman Measurements of Silicate Glasses during Indentation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T.H. Nguyen, A. Yamada, J. Matsuoka
    • 学会等名
      7th International Congress on Ceramics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In-situ evaluation of structural changes of glass under a sharp indenter2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T.H. Nguyen, A. Yamada, J. Matsuoka
    • 学会等名
      The Sixth International Indentation Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro-photoelastic evaluation of indentation-induced stress in glass2018

    • 著者名/発表者名
      K. Asai, S. Yoshida, A. Yamada, J. Matsuoka, A. Errapart, C.R. Kurkjian
    • 学会等名
      The Sixth International Indentation Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] The Fracture Toughness of Inorganic Glasses2018

    • 著者名/発表者名
      T. Rouxel, S. Yoshida, T. To, T. Lacondemine, J. Moriceau, F. Celarie, Y. Gueguen, P. Houizot
    • 学会等名
      15th International Conference on the Physics of Non-Crystalline Solids
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 微小圧子押し込み法によるソーダ石灰ガラスの表面残留応力の評価2018

    • 著者名/発表者名
      友納明希乃,吉田智,山田明寛,松岡純
    • 学会等名
      第13回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
  • [学会発表] Indentation-induced transient and permanent structural changes of glass probed by Raman spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T.H. Nguyen, K. Maruyama, A. Yamada, J. Matsuoka
    • 学会等名
      Annual Meeting of International Commission on Glass
    • 国際学会
  • [学会発表] In-situ evaluation of stress distributions and cracking behaviors in silica and soda-lime glasses2018

    • 著者名/発表者名
      K. Asai, S. Yoshida, A. Yamada, J. Matsuoka, A. Errapart, C.R. Kurkjian
    • 学会等名
      Annual Meeting of International Commission on Glass
    • 国際学会
  • [備考] ガラス工学研究センター ガラス製造プロセス工学講座

    • URL

      http://www.mat.usp.ac.jp/CGST/pukiwiki/index.php

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公開日: 2019-12-27  

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