アコースティック・エミッション逆問題解析によるコーディング界面の微視破壊の評価

セラミックスの優れた高温特性及び耐酸化性を生かすために、セラミックスコーティング材料の研究が進められている。しかし、これらの材料においては、母材とコーティング材の熱膨張差に起因する、耐熱衝撃特性の低さが問題となっている。したがって、これら材料の開発を進めるに当たっては、この耐熱衝撃特性の改良が重要な課題となる。この耐熱衝撃特性は、母材とコーティング材の接着強度及び界面相の状態に強く依存するが、それを評価する一般的な手法は確立されていない。そこで本研究では、●コーティング材としてアルミナを用い、またマトリックスとしては熱膨張係数の異なる軟鋼を用いた。●プラズマスプレー法によりコーティング層の厚さおよび表面処理温度を変えることにより、界面強度の異なる材料を作製した。●この材料の熱衝撃疲労試験を行ない、その熱衝撃抵抗を調べた。また、その際に発生するアコースティック・エミッション波形を計測し、その波形を逆問題解析を行ないその微視破壊の評価を行なった。●光学顕微鏡および電子顕微鏡観察を用いて界面での微視破壊現象を観察し、その界面での破壊挙動を明らかにした。●そうして求めた界面破壊挙動と別に熱衝撃試験から求めた破壊抵抗の相関をとり、コーティング界面の微視破壊を定量評価することにより、各材料における違いを明らかにして、アルミナコーティング材での最適な製造条件を求めることを行なった。

セラミックスの優れた高温特性及び耐酸化性を生かすために、セラミックスコーティング材料の研究が進められている。しかし、これらの材料においては、母材とコーティング材の熱膨張差に起因する、耐熱衝撃特性の低さが問題となっている。したがって、これら材料の開発を進めるに当たっては、この耐熱衝撃特性の改良が重要な課題となる。この耐熱衝撃特性は、母材とコーティング材の接着強度及び界面相の状態に強く依存するが、それを評価する一般的な手法は確立されていない。そこで本研究では、●コーティング材としてアルミナを用い、またマトリックスとしては熱膨張係数の異なる軟鋼を用いた。●プラズマスプレー法によりコーティング層の厚さおよび表面処理温度を変えることにより、界面強度の異なる材料を作製した。●この材料の熱衝撃疲労試験を行ない、その熱衝撃抵抗を調べた。また、その際に発生するアコースティック・エミッション波形を計測し、その波形を逆問題解析を行ないその微視破壊の評価を行なった。●光学顕微鏡および電子顕微鏡観察を用いて界面での微視破壊現象を観察し、その界面での破壊挙動を明らかにした。●そうして求めた界面破壊挙動と別に熱衝撃試験から求めた破壊抵抗の相関をとり、コーティング界面の微視破壊を定量評価することにより、各材料における違いを明らかにして、アルミナコーティング材での最適な製造条件を求めることを行なった。