アルカリ珪酸塩ガラスにおける高速度領域の亀裂伸長挙動

点击翻译按钮获取中文摘要

臨界応力に満たない応力下でのガラスの亀裂伸長挙動の中で,第3領域と呼ばれる比較的高速度領域の亀裂伸長挙動を簡便に測定する方法を開発した.昨年度の直接観察法に加えて,今年度は,応力波フラクトグラフィーと呼ばれる手法を併用して第3領域の亀裂伸長挙動を評価した.2年間の具体的な研究成果について以下に示す.1. 複雑な試料加工を必要としないDCDC試験片を用い,さらにビデオレコーダーにより亀裂伸長挙動をコマ取り撮影し,その後解析するという手法により,簡便な高速度領域の亀裂伸長観察法を確立した.2. DCDC試験片を用いた破壊試験に,応力波フラクトグラフィーの手法を応用した.破壊試験を行う際に,PZT圧電素子からせん断応力波を照射し,亀裂破面を一定周期で変調させマーキングをつけた.試料破断後,このマーキング間隔から亀裂伸長速度を見積もることができた.この方法で得られた亀裂伸長曲線は,先の直接観察により得た結果と非常によく一致することがわかった.これにより,様々な環境下での破壊試験が可能となることを示した.3. 市販のソーダ石灰ガラスとナトリウム含有量の異なるソーダ珪酸塩ガラスについて,第3領域の亀裂伸長観察を行い,ガラス中の非架橋酸素の増加と共に,第3領域の亀裂伸長曲線の傾きが小さくなることを示した.4. DCDC試験に応力波フラクトグラフィーを併用することにより,Li_2O-2SiO_2ガラスの第3領域における亀裂伸長曲線の温度依存性を評価した.このガラスの亀裂伸長曲線の傾きと亀裂伸長の活性化エネルギーは,過去に報告されているソーダ石灰ガラスのデータに比べて小さいことがわかった.以上のように,ガラスの亀裂伸長挙動を簡便かつ定量的に評価する手法を確立した.この結果は,ガラス材料の物性評価法として非常に重要となると考える.