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2015 年度 実績報告書

押し込みその場観察装置の作製とガラスの新規脆さ評価法の提案

研究課題

研究課題/領域番号 25420713
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) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードガラス / インデンテーション / クラック / 脆さ / 破壊
研究実績の概要

本研究では,ガラスの押し込み破壊について「いつ」「どこで」「どのような」割れ(クラック)が発生するのかを「その場」観察し,そのガラス組成依存性,圧子形状依存性を評価することを目的とした。その結果,ガラスの押し込み試験中に高解像度の「その場」観察画像を得ることに成功するとともに,圧子直下の変形のみならず押し込み試験中の接触領域周囲の3次元変形状態を初めて明らかにすることが出来た。さらに,本研究で得られた知見により,ガラスに異物が衝突するときのクラック発生について,新しいメカニズムを提案することが出来た。本研究で得られた具体的な研究成果は,次の2点に纏められる。
1点目は,ガラスの押し込み変形挙動を高解像度で「その場」観察できる装置を作製したことである。この装置を用いると,押し込み荷重と圧子の侵入深さが記録できるだけではなく,押し込み試験中の接触領域の「その場」観察画像の取得が可能であるため,真の接触圧力を決定することができる。さらに,観察画像に現れる干渉縞と観察光波長から,接触領域近傍の変形量を初めて評価することが出来た。
2点目は,作製した「その場」観察装置により,押し込み変形・破壊挙動のガラス組成依存性と圧子形状依存性について新規な知見が得られたことである。ガラスの押し込み応答性は,硬度と弾性率の比率により変化し,同じ押し込み試験条件であっても,より弾性的に応答するガラスと塑性的に応答するガラスが存在することが分かった。また,ダイヤモンド圧子の頂角が鈍角になるほどガラスは弾性的に応答することを実験的に示した。
以上の成果により,押し込み試験中に発生するクラックの形状とタイミングを,押し込み変形挙動と関連付けてそのメカニズムを提案することが出来た。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Direct Observation of Indentation Deformation and Cracking of Silicate Glasses2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, S. Sasaki, M. Kato, A. Yokota, A. Yamada, J. Matsuoka, N. Soga, C.R. Kurkjian
    • 雑誌名

      J. Mater. Res.

      巻: 30 ページ: 2291-2299

    • DOI

      10.1557/jmr.2015.214

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 顕微インデンターを用いた ソーダ石灰ガラスの押し込み変形領域の評価2015

    • 著者名/発表者名
      吉田智,和田健,加藤光夫,山田明寛,松岡純,曾我直弘
    • 学会等名
      第回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 発表場所
      ウインクあいち
    • 年月日
      2015-11-13
  • [学会発表] Elastic and Inelastic Deformations of Glass Using an Indentation Microscope2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, S. Sasaki, K. Wada, M. Kato, A. Yamada, J. Matsuoka, N. Soga
    • 学会等名
      The ICG Annual Meeting 2015
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2015-09-22
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Indentation Deformation and Fracture of Glasses2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida
    • 学会等名
      The 1st Workshop on Advanced Glasses with New Functionalities
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2015-08-05
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In-Situ Evaluation of Elastic and Inelastic Deformations of Glasses under Some Indenters2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, S. Sasaki, K. Wada, M. Kato, A. Yamada, J. Matsuoka, N. Soga
    • 学会等名
      The 2nd Joint Annual Meeting of GOMD and DGG
    • 発表場所
      Miami, U.S.
    • 年月日
      2015-05-18
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 滋賀県立大学工学部ガラス工学研究センター

    • URL

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

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公開日: 2017-01-06  

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