押込型セラミックス破壊靱性測定法の改良

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63850020
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 布村 成具 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (60016764)
• 研究分担者: 加藤 友之 (株)友玉園セラミックス, 部長 ; 福井 泰好 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (00117540) ; 肥後 矢吉 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (30016802)
• キーワード: 破壊靱性試験法 / セラミックス / 押込み型靱性 / 疲労予き裂 / 湿度効果

研究概要

押込み法によるセラミックスの靱性評価は試験片の製作が安価で操作が容易であるためよく用いられている。しかし、原理的にKIアレストを求めていること及び押込み体と試料間の摩擦が影響することなど信頼性に疑問がもたれている。一般的にみて2MPam^<1/2>以下の場合はほぼ正しいとするデ-タがあるが以上では保証が無い。本研究は第2応力の負荷によって摩擦項の補正を行い20MPam^<1/2>以上までその測定範囲を拡大する手法の検討である。第1年度で求められた値の検証には信頼出来るセラミックスの破壊靱性値が必要である。金属ではKICを正しく求めるために疲労予き裂の導入が不可欠であるとされている。しかしセラミックスに疲労予き裂を導入するためには、伝播速度の応力感受指数が20以上と大きいために低荷重負荷を余儀なくされ、所要時間は100時間を越し、実用的でないためほとんど採用されることは無い。本年度は△K逓減型の試験片を考案し、疲労予き裂を効率良く導入する方法を開発した。4アルミナ及びステアタイトを供試材として疲労予き裂の無し、くさびによるき裂導入及び疲労予き裂導入の試験片を用いて破壊靱性試験を行なったところそれらの測定値の間に明らかな違いが認められ2MPam^<1/2>程度の低靱性の場合でも疲労き裂が必要なことが示された。セラミックスの疲労や曲げ強度には水分が関与することが知られている。破壊靱性値に及ぼす大気中の湿度影響はまた知られていなかったが、疲労き裂を導入した試験片を用いることによってその効果が有意であることが示された。この結果としてセラミックス破壊靱性の正確な値を求めるためには、疲労予き裂の導入と湿度の制御が必要と認識された。湿度制御が不十分であった押込み法靱性測定は結果の精度の検討を行なうに至らなかった。

研究成果

• [文献書誌] 小野雅司,肥後矢吉,布村成具: "高張力鋼HT60の定電位腐食疲労過程における応力同期分極電流" 鉄と鋼. 75. 223-232 (1989)
• [文献書誌] S.Nunomura,Y.Higo,M.Ono: "External Current in Responsein the Corrosion Fatigue Test" Strength of Metals and Alloys. 8. 749-754 (1989)
• [文献書誌] 野口新二,布村成具: "押込み破壊じん性試験の改善" 日本材料学会講演論文集. 38. 70-71 (1989)
• [文献書誌] 野口新二,布村成具: "セラミックスの疲労予き裂導入と破壊じん性評価" 日本材料学会講演論文集. 38. 72-73 (1989)
• [文献書誌] S.Nunomura,Y.Oda: "Cracked Ring Specimens for Enviroment Fatigue and Mixed Mode Fatigue Test" Proceedings of International Conference on Fatigue and Fatigue Threshold. (1990)
• [文献書誌] S.Noguchi,S.Nunomura: Proceedings of International Conference on Fatigue and Fatigue Threshold. (1990)
• [文献書誌] S.Nunomura etal(S.Somiya ed.): "Advanced Technical Ceramics--Mechanical Properties of Ceramic--" Academic Press,New York, 9(353) (1989)
• [文献書誌] 布村成具(分担)(田中良平他編): "金属材料の事典" 朝倉書店, (544) (1989)