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原子レベルからみたセラミックス粒界ガラス相の破壊挙動

从原子水平观察陶瓷晶界玻璃相的断裂行为

基本信息

批准号：
01647510
负责人：
平尾一之
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Kyoto University
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

项目摘要

セラミックスの破壊強度は雰囲気の影響を大きく受ける。この効果はガラス相が粒界相に存在する場合、顕著であってガラス相の水分による応力腐食がクラック進展の主因であるとも、いわれている。このようなガラスの破壊挙動を調べるために、従来の弾性体モデルではなく、化学結合を考慮した原子や分子レベルからの破壊挙動のモデルをまず組み立てた。具体的には結晶化しやすいガラスとして高アルカリ含有のホウ酸塩やケイ酸塩ガラス、粒界にガラス相を多く含む窒化ケイ素、人工骨セラミックスであるアパタイトなどを選び、安定破壊をおこさせ、その塑性変形挙動を調べ、モデル化すると共にクラック先端での観察をTEMやコンピュ-タシミュレ-ションで行い破壊のメカニズムを原子レベルで調べた。コンピュ-タシミュレ-ションは分子動力学法を用いて行った。所定の組成のガラスを約千個ほどの原子を用いて基本セル内に作成し、2軸方向(xy表面)だけ境界条件をはずし自由表面にしたものをx軸とy軸方向から2軸圧縮応力や引っ張り応力をかけた。応力をかける温度は400℃と1500℃で応力にともなう原子の拡散や内部応力の変化を求めた。その結果を以下に示す。(1)ガラスの温度を1500℃まで上げ、融液状態にしたあとX軸Y軸のスケ-ルを20%減少させることにより2軸圧縮応力をかけた。応力をかけた瞬間、内部応力は非常に高くなるが、Z軸方向の応力は4PSで、X軸方向の応力は15PSで原子の移動に伴い応力が緩和していくことがわかった。(2)400℃では固体的な挙動を示した。応力印加後、5PSで内部応力が急激に減少し、塑性変形のような挙動がみられた。しかし、未だ内部応力が大きいにもかかわらず、Siや酸素の拡散は少なく、15PSからは殆ど移動はみられないことから考えてケイ酸塩ガラスは塑性変形しにくい。

The strength of the crack is affected by the impact of the gas. The main reason for the progress of decay is the existence of moisture in the grain phase and grain phase. When the breaking motion of this molecule is adjusted, the breaking motion of the atom and molecule is formed by taking into account the chemical combination of the natural physical objects and the chemical combination. Specific crystallization conditions include crystallization conditions, grain phase conditions, crystallization conditions, artificial bone conditions, stability conditions, and plastic deformation conditions. A total of 1,000 people were killed in the attack. The molecular dynamics method was used to analyze the molecular dynamics of the tumor. The composition of a given composition is about a thousand atoms in the basic structure, 2-axis direction (xy surface), boundary conditions, 2-axis compression force and tension force in the free surface, x axis and y axis direction. The temperature is 400℃ and the temperature is 1500℃. The results are shown below. (1)The temperature is 1500℃, the melt state is 20% less than the X axis and the Y axis, and the compression force is 20% less than the Y axis. The internal force is very high, the Z-axis force is 4PS, the X-axis force is 15PS, and the atomic movement force is moderate. (2)400℃After the force is applied, the internal force is reduced rapidly by 5PS, and the plastic shape is changed. The internal force is large, the internal force is small, the internal force is small, the internal force is