「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。

结构陶瓷具有很高的特异性强度和出色的耐热性和耐腐蚀性，并且最近被用作高温设备组件，例如燃气轮机。但是，由于断裂韧性低，因此对缺陷高度敏感并且不可靠。这是阻碍陶瓷实际应用的主要原因。我们提出了一种“裂纹愈合方法”作为克服该问题的一种方法，并将其应用于氮化硅，碳化硅，氧化铝和mullite陶瓷。结果，在实验上证明，在具有出色裂纹愈合能力的材料中，即使在1000°C或更高的高温下，裂纹愈合区也大于基本材料部分的强度。但是，此方法是一种有效的方法，可以治愈表面上存在的裂纹和处理缺陷，但是存在一个问题，即无法治愈内部发现的缺陷。因此，我们提出了“裂纹愈合 +超负荷测试”方法作为确保陶瓷零件可靠性的方法，并决定通过裂纹愈合处理来消除内部缺陷和表面缺陷。这种新方法应用于氮化硅陶瓷，因此，我们成功地显着提高了这一部分的可靠性。这证明了本研究提出的“裂纹愈合 +超负荷测试”方法是确保陶瓷质量的非常有效的方法。