レーザーモアレ干渉法によるセラミックス基複合材料の繊維架橋効果に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750069
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 大木 順司 山口大学, 工学部, 助手 (80223965)
• Keywords: レーザーモアレ干渉法 / セラミックス基複合材料 / 線維架橋効果 / 破壊じん性 / き裂先端開口変位

Research Abstract

当研究室が所有しているホットプレスを用いて繊維含有率V_f=5,10および15%のAl_2O_3基/SiCウィスカ材を作成した。そして、これらの材料について破壊靱性試験を実施し、繊維含有率の破壊靱性値に及ぼす影響について調査した。この破壊鞍性試験を行う際、昨年度構築したレーザーモアレ干渉法変位計測システムを用いて、負荷過程および破壊時におけるき裂開口変位を計測した。この計測を行うために、あらかじめ試験片にはリソグラフィにより1/600mm間隔のグレーティングを施した。これにより、1μm以下のオーダーの変位計測が可能となった。本研究では,特にき裂先端近傍の変位について詳細な計測を行い、この領域における繊維架橋効果について調査した。その結果、破壊靱性試験の負荷過程において、負荷が小さい領域では、荷重の増加に伴いき裂先端近傍の開口変位も増加する傾向にあった。しかし、ある程度負荷が大きい領域では、それ以上負荷を与えてもき裂先端開口変位はあまり増加しなかった。このことより、負荷が大きくなるに従いき裂先端近傍での繊維架橋効果が大きくなることがわかった。また、破壊時のき裂開口変位と破壊靱性値から算出した理論的なき裂開口変位との比較を行ったところ、繊維含有率が大きくなるにしたがい、両者の差異が大きくなる傾向が示された。これは、繊維含有率が大きいほど繊維架橋の程度が増すためである。なお、本研究ではレーザーモアレ干渉法によるき裂開口量の計測年加えて、走査型電子顕微鏡およびレーザー顕微鏡により破面観察を行った。そして、これら計測結果および観察結果から、この材料の破壊時における繊維架橋効果について知見を加えた。