Development of High Temperature Creep Testing Machine for Ceramics and the Assessment of High Temperature Strength and Deformation of Engineering Ceramics

陶瓷高温蠕变试验机研制及工程陶瓷高温强度和变形评定

基本信息

批准号：
62850020
负责人：
布村成具
金额：
$ 4.48万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology (1990)Faculty of Science and Engineering (1987-1988)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至 1989
项目状态：
已结题

项目摘要

押込み法によるセラミックスの靭性評価は試験片の製作が安価で操作が容易であるためよく用いられている。しかし、原理的にKIアレストを求めていること及び押込み体と試料間の摩擦が影響することなど信頼性に疑問がもたれている。一般的にみて2MPam^<1/2>以下の場合はほぼ正しいとするデ-タがあるが以上では保証が無い。本研究は第2応力の負荷によって摩擦項の補正を行い20MPam^<1/2>以上までその測定範囲を拡大する手法の検討である。第1年度では予測された成果が挙げられたがその検証には信頼出来るセラミックスの破壊靭性値が必要である。金属ではKICを正しく求めるために疲労予き裂の導入が不可欠であるとされている。しかしセラミックスに疲労予き裂を導入するためには、伝播速度の応力感受指数が20以上と大きいために低荷重負荷を余儀なくされ、所要時間は100時間を越し、実用的でないためほとんど採用さめることは無い。第2年度は△K逓減型の試験片を考案し、疲労予き裂を効率良く導入する方法を開発した。アルミナ及びステアタイトを供試材として疲労予き裂導入の試験片を用いて破壊靭性試験を行なったところそれらの測定値の間に明に試験時期に依存する違いが認められた。併せて2MPam^<1/2>程度の低靭性の場合でも疲労き裂が必要なことが示された。セラミックスの疲労や曲げ強度に水分が関与することが知られている。破壊靭性値に及ぼす大気中の温度影響はまた知られていなかったが、疲労き裂を導入した試験片を用いることによってその効果が有意であることが示された。押し込み破壊靭性試験においても測定精度の向上の結果として湿度制御が必要であることが示された。第2年度はこれら確性試験を続行するとともに、経験的であった押込み法の評価式に検討を加え、摩擦に依存しない押込み法靭性評価の基礎を確立した。

压痕法通常用于评估陶瓷的韧性，因为测试样品制造成本低廉且易于操作。然而，其可靠性存在疑问，因为它原则上需要 KI 停止，并且会受到压头与样品之间摩擦的影响。一般来说，有数据说小于2MPam^<1/2>就基本正确，但大于2MPam^<1/2>就不能保证了。本研究探讨了一种通过施加第二应力来校正摩擦项并将测量范围扩大到 20 MPam^<1/2> 或更大的方法。第一年就实现了预测结果，但需要可靠的陶瓷断裂韧性值来验证。对于金属，引入疲劳预裂以准确测定 KIC 被认为是至关重要的。但要在陶瓷中引入疲劳预裂纹，其传播速度的应力敏感指数较大，达到20以上，因此必须施加较低的载荷，且所需时间超过100小时，不切实际，很少采用。没有。第二年，我们设计了△K递减型试件，并开发了一种有效引入疲劳预裂的方法。使用具有预疲劳裂纹的氧化铝和滑石样品进行断裂韧性测试，根据测试周期观察到测量值之间存在明显差异。另外，可知即使韧性低至2MPam^1/2，疲劳裂纹也是必要的。众所周知，水与陶瓷的疲劳和弯曲强度有关。大气温度对断裂韧性的影响也是未知的，但通过使用具有疲劳裂纹的样本表明该影响是显着的。还表明，在压痕断裂韧性试验中，湿度控制对于提高测量精度是必要的。第二年，我们继续进行这些精度测试，并研究了压痕法的经验评估公式，为评估不依赖于摩擦力的压痕法的韧性奠定了基础。