「亀裂治癒+過負荷試験」による構造用セラミックス部品の品質保証法確立

“裂纹愈合+过载试验”建立陶瓷结构件质量保证方法

基本信息

批准号：
11555030
负责人：
安藤柱
金额：
$ 7.17万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

構造用セラミックスは比強度が高く耐熱性及び耐食性に優れ、近年、ガスタービン等高温機器部材として応用されつつある。しかしながら、破壊靭性が低いことから欠陥感受性が高く信頼性に乏しい。これがセラミックスの実用化を妨げる大きな原因である。我々は、この問題を克服する一つの方法として「亀裂治癒なる方法」を提案し、窒化けい素、炭化けい素、アルミナ及びムライトセラミックスに適用した。その結果、亀裂治癒能力が優れた材料では、亀裂治癒愈部が1000℃以上の高温においても母材部以上の強度を有することを実験的に証明した。しかしながら、この方法は表面に存在する亀裂や加工欠陥を治癒するには有効な方法であるが、内部にある欠陥まで治癒することが出来ない問題点がある。そこで、セラミックス部品の信頼性を確実に向上させる方法として「亀裂治癒+過負荷試験」法を提案し、内部欠陥は過負荷試験で、表面欠陥は亀裂治癒処理で除去することにした。この新しい方法を窒化けい素セラミックスに適用した結果、この部品の信頼性を大幅に向上することに成功した。このことから、我々が本研究で提案した「亀裂治癒+過負荷試験」法はセラミックスの品質保証に非常に有効な方法であることが証明された。

结构陶瓷具有高比强度、优良的耐热性、耐腐蚀性，近年来被用作燃气轮机等高温设备部件。但由于其断裂韧性较低，极易出现缺陷，可靠性较差。这是阻碍陶瓷实际应用的一个重要原因。我们提出了一种“裂纹愈合方法”作为克服这个问题的方法，并将其应用于氮化硅、碳化硅、氧化铝和莫来石陶瓷。结果，实验证明，在裂纹愈合能力优异的材料中，即使在1000℃以上的高温下，裂纹愈合半径也比母材具有更大的强度。然而，尽管该方法对于修复表面存在的裂纹和加工缺陷是有效的，但存在无法修复内部缺陷的问题。因此，我们提出了“裂纹愈合+过载试验”方法作为可靠地提高陶瓷部件可靠性的方法，并决定通过过载试验去除内部缺陷，并通过裂纹愈合处理去除表面缺陷。通过将这种新方法应用于氮化硅陶瓷，我们成功地显着提高了该元件的可靠性。这证明我们在本研究中提出的“裂纹愈合+过载测试”方法是一种非常有效的陶瓷质量保证方法。