UMS技術による強化ガラス評価法の研究

薄型、高信頼な強化ガラスが要求される中、高精度かつ信頼性の高い評価技術が要求されている。本研究代表者らは、物質・材料の音響特性を非破壊・非接触的に定量計測する「超音波マイクロスペクトロスコピー(UMS)」技術の基礎研究および材料評価への応用に関する研究を進めている。本研究では、強化ガラスの評価パラメータである表面応力や応力層深さとUMS技術より測定される音響特性との間の関係を求める。これによって、強化ガラスの新しい評価技術としてUMS技術を用いた方法を確立することを目的とする。さらに、表面応力により、圧縮応力層の弾性率がどのように変わるのかを明らかにし、計測モデルを構築する。本年度の成果は以下のとおりである。昨年度、平面超音波材料解析システムにより、化学強化ガラスの強化試料と未強化試料に対して、音速、減衰係数、密度を測定し、圧縮応力層の音響特性を推定した。その結果とK+イオン濃度分布から、圧縮応力層の弾性定数と密度の深さ方向分布を推定した。さらに、直線集束ビーム超音波材料解析システムにより漏洩弾性表面波速度の周波数依存性の測定を行った。数値計算値との比較から、構造緩和による表面応力の低下を速度変化として捉えたことを明らかにした。

薄型、高信頼な強化ガラスが要求される中、高精度かつ信頼性の高い評価技術が要求されている。本研究代表者らは、物質・材料の音響特性を非破壊・非接触的に定量計測する「超音波マイクロスペクトロスコピー(UMS)」技術の基礎研究および材料評価への応用に関する研究を進めている。本研究では、強化ガラスの評価パラメータである表面応力や応力層深さとUMS技術より測定される音響特性との間の関係を求める。これによって、強化ガラスの新しい評価技術としてUMS技術を用いた方法を確立することを目的とする。さらに、表面応力により、圧縮応力層の弾性率がどのように変わるのかを明らかにし、計測モデルを構築する。本年度の成果は以下のとおりである。昨年度、平面超音波材料解析システムにより、化学強化ガラスの強化試料と未強化試料に対して、音速、減衰係数、密度を測定し、圧縮応力層の音響特性を推定した。その結果とK+イオン濃度分布から、圧縮応力層の弾性定数と密度の深さ方向分布を推定した。さらに、直線集束ビーム超音波材料解析システムにより漏洩弾性表面波速度の周波数依存性の測定を行った。数値計算値との比較から、構造緩和による表面応力の低下を速度変化として捉えたことを明らかにした。