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Cuと単結晶あるいは多結晶Al_2O_3との接合体をホットプレスにより作製し、接合体に応力を負荷した状態での界面近傍でのAl_2O_3の応力状態、分布を調べた。また、界面に剥離を導入した接合体についても、き裂先端近傍での応力状態と分布を調べ、測定結果から界面剥離機構や剥離条件の解明を試みた。さらに、剥離進展挙動の観察も行った。
(1) 試験片作製方法 : 試験に適した試験片を作製する手法を確立した。試験片はDCDC(Double cleavage drilled compressive)試験片を用いた。界面への予き裂は、負荷方向に低荷重で長時間繰り返し負荷を加えることで導入した。Cu/多結晶Al_2O_3接合体の場合には、マイクロスコープで観察しながら界面への予き裂を導入した。
(2) Cu/Al_2O_3試験片の応力状態の決定 : 作製した予き裂未導入のCu/単結晶Al_2O_3試験片およびCu/多結晶Al_2O_3試験片の穴付近の接合界面近傍について無負荷状態から力学的に負荷を加え、応力成分算出手法を適用し、界面近傍での応力状態、分布を求めることが可能になった。予き裂を導入したCu/単結晶Al_2O_3試験片およびCu/多結晶Al_2O_3試験片については荷重負荷中に剥離が進展してしまう場合が多くあり、剥離先端での応力状態を決定することは、かなり難しかった。しかし、各結晶粒の結晶方位を測定後、界面近傍での応力状態、分布を求めることがある程度可能となった。
(3) 結果のまとめ : 最大応力値や応力状態から結晶方位の違いが接合界面強度に及ぼす影響や剥離発生に最も関係のある応力成分を明らかにした。この手法をAl_2O_3が使用中に生成する熱遮蔽コーティングシステムにも適用可能であった。
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