セラミックス加工面の微小き裂評価

陶瓷加工表面微裂纹的评估

• 批准号: 01647504
• 负责人: 鈴木 俊夫
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01647504/
• 关键词: セラミックス; レ-ザ-照射; 表面き裂進展

本研究は、セラミックス加工面の耐熱衝撃性、耐熱疲労性を評価する目的で、微小き裂を導入したセラミックス表面にCO_2レ-ザ-照射による局所的熱衝撃を与え、発生するAEを計測することにより、加工面の微小き裂状態を推定することを試みた。実験では表面に微小き裂を導入した窒化珪素試料の表面にCO_2レ-ザ-ビ-ムを照射し、この時AEの信号を計測した。AE計測の結果では、レ-ザ-照射開始直後の短時間を除き、有意なAE信号は検出されなかった。さらに照射時間を延長したが、AE信号を確認できたのは試料温度が上昇し、加工が開始された後であった。これら観測されたAE信号は熱応力や試料の熱分解、蒸発さらには表面に付着した反応生成物の剥離などが原因と考えられる。レ-ザ-照射時の試料内部の温度分布および熱応力分布の時間変化を知るために有限要素法による熱応力連成解析を行ったが、解析結果では、照射1秒後の表面温度は1600°Cに達し、導入したき裂先端では応力がき裂を進展させるのに十分な大きさ達したと予測された。したがって、レ-ザ-照射時のき裂進展に伴って発生するAE信号を検出できなかったの理由として、センサ-の周波数帯域や信号減衰などの測定系問題に加え、熱応力弾塑性解析上の問題も考えられた。

在这项研究中，为了评估陶瓷加工表面的耐热冲击性和耐热疲劳性，我们通过CO_2激光照射对引入微裂纹的陶瓷表面施加局部热冲击，并测量产生的AE，我们试图估计其状态。加工表面上的微裂纹。实验中，将CO_2激光束照射到表面引入微裂纹的氮化硅样品表面，测量此时的AE信号。在AE测量的结果中，除了激光照射开始后的短时间内之外，没有检测到显着的AE信号。尽管进一步延长了照射时间，但只有在样品温度升高并开始处理后才确认AE信号。这些观察到的 AE 信号被认为是由热应力、样品的热分解、蒸发以及附着在表面的反应产物的剥落引起的。为了了解激光照射过程中样品内部温度分布和热应力分布随时间的变化，我们利用有限元方法进行了耦合热应力分析，分析结果显示，照射1秒后样品表面温度为1600℃。 °C，并且预测引入的裂纹尖端处的应力足以使裂纹扩展。因此，激光照射过程中裂纹扩展产生的AE信号之所以无法检测到，可能是由于传感器频段、信号衰减等测量系统问题，以及热应力弹塑性相关问题。也考虑到了这个问题。