歯冠復材料の疲労破壊による亀裂発生メカニズムの解明

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歯冠修復材料の疲労破壊による亀裂発生のメカニズムを解明するため疲労試験時の亀裂進展の状態を今回購入した微小領域観察装置により観察すると同時にSEMにより破断面の観察とEDXにより元素分折を行った。同教室で考案した直接引張試験でアクリル棒について疲労破壊と亀裂の発生との関係を検討したところ、亀裂は埋入した両側スクリューポストの先端部から発生し、応力繰り返しとともに亀裂が進展していき最後に破壊を生じた。この時2つの亀裂の進展は別々に起こり、必ずしも初期に発生した亀裂が進展して破断を生じていないことが観察された。次に3点曲げ試験で鋳造用銀合金での疲労破壊と亀裂発生との関係について検討したところ、試料引張側での明らかな亀裂の発生時期は観察されず、引張側から発生した亀裂は最終破断の前の数度の応力負荷時にのみ急速に進展し破断した。破断面をSEM観察したところ、亀裂発生部位と思われる引張側の狭い部分にstriationが観察されたが、圧縮側には明瞭なstriationは観察されずdimple状の表面のみ観察された。これは微小領域観察装置での観察とほぼ一致した。破断面の元素分析を行ったところ、破断面の成分はいずれの部位もほぼ結晶粒の成分と考えられ、疲労破壊は結晶粒内を進展していたと考えられた。以上より、今回の装置は亀裂発生時は明確には捉えられなかったが、亀裂の進展が観察され、観察された亀裂進展状態と、破断面から推測された亀裂進展との間には明らかな対応がみられた。