窒化けい素の高温疲労き裂進展に果す応力腐食割れの役割と波形効果

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02650054
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 武藤 睦治 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (00107137)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡崎 正和 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (00134974) ; 田中 紘一 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (90143817)
• Keywords: セラミックス / 窒化けい素 / 疲労き裂 / き裂伝ぱ速度 / 高温 / 応力腐食割れ / 応力波形

Research Abstract

平成2年度に得られた結果を要約すると以下のとうりである。
(1)約50倍の画像に拡大することにより、十分な精度でき裂長さおよびき裂開閉口挙動の測定が可能であることがわかった。
(2)窒化けい素のき裂伝ぱには、弱い粒界のマイクロクラッキングとそれに伴うブリッジングを生じており、静疲労に対し、繰返し疲労の伝ぱ速度が加速されているのは、主として繰返し変形によりブリッジングの破損・解消が促進されるためと考えられる。
(3)Si_3N_4ーAl_2O_3ーY_2O_3系窒化けい素とSi_3N_4ーAlNーY_2O_3系窒化けい素のき裂伝ぱ速度はほぼ一致しており、焼結助剤による相違は認められなかった。これは、両材の破壊靭性値K_<IC>に差がないので、粒界の強度にも差がなかったためと考えられる。
(4)窒化けい素の繰返し疲労のき裂伝ぱ速度に及ぼす応力波形の影響は認められず、き裂伝ぱ曲線は応力波形によらず応力拡大係数範囲△Kで整理できる。また、応力比については、き裂開閉口に基ずく有効応力拡大係数範囲△Keffにより一本のき裂伝ぱ曲線に整理できる。
(5)き裂長さが数100μm以下と短い場合、長いき裂では上述のような繰返しによる加速を示す負荷条件下でも、繰返しによる伝ぱ速度の加速は認められず、静疲労下のき裂伝ぱ速度と一致した。このように、窒化けい素のき裂伝ぱ挙動には、き裂長さの影響がある。

Research Products

• [Publications] 武藤・ほか3名: "窒化けい素における長いき裂と短いき裂の疲労き裂伝ぱ挙動" 材料. 40. (1991)
• [Publications] Y.Mutoh,et al.: "Fatigue Crack Growth of Long and Short Cracks in Silicon Nitride" Fatigue of Advanced Materials. (1991)