セラミックスの微視割れ生成臨界応力の非破壊評価

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本研究では、平成元年度及び2年度に引続き、セラミックスの曲げ試験の際に、AE法を用いて微視割れの発生時刻・位置を検出し、AE検出開始後のAE事象数及びエネルギ-の急増点における見かけの応力σcを評価した。前2年度に最終不安定破壊以前の主き裂形成に対応するマクロな臨界応力であることやσcのひずみ速度依存性などが明らかになっているが、本年度は、気孔率および純度が一定で粒径のみの異なるアルミナを作成し、材料組識特に結晶粒径の破壊過程やσcに及ぼす影響の検討を行った。供試材の原料として純度99.99%のアルミナ粉末のみを、焼結助材を添加しないで用いた。原料粉末はボ-ルミルで24h.湿式混合し、乾燥・成形した。その後、CIP(490MPa、5min.)処理を行い、真空中で1,380〜1,800℃、0〜10h.の範囲で焼結温度及び保持時間を変化させて焼結し、様々な粒径の材料を製造した。その結果、1,300℃以上で焼結した場合には、99.5%以上の相対密度の材料が得られ、また、1,380℃から1,800℃の範囲で1.4μmから16.3μmの結晶粒径の材料が得られている。以上のように、気孔率はほぼ0%、純度はほぼ100%で、粒径のみの異なる材料の製造に成功した。作成した試料の機械的特性を測定したが、結晶粒径の増大に伴い、ビッカ-ス硬度は減少し、IF法で測定した破壊靭性は向上した。また、曲げ試験を行ったが、粒径の増大に伴い曲げ強度は減少した。同時に行ったAE計測の結果、本研究で作成した高純度緻密化アルミナにおいても前年度までの研究で用いた材料と同様の微視破壊過程(複数の微視割れ生成→合体・主き裂形成→主き裂進展→最終破断)が生じているものと結論された。