ファインセラミックスの超塑性評価試験方法の研究

セラミックスの超塑性特性を曲げ試験によって評価する方法について検討した。まず、超塑性の構成方程式を基礎に、たわみ速度一定の場合の3点曲げ変形の解析を行い、ひずみ速度感受性指数(m値)および変形の活性化エネルギー(Q値)に関する表式を得た。次に、構造超塑性の発現が確認されているイットリア部分安定化ジルコニア多結晶体(Y-TZP)を供試材として、3点曲げ試験および引張試験を種々の温度で、変形速度を種々変えて行い、両者の結果を比較した。その結果、曲げ試験から求めたm値の変形速度依存性は、曲げ試片中央部下表面に生じる最大ひずみ速度を、引張試験のひずみ速度と対応させると、引張試験から求めたm値の変形速度依存性と比較的良く一致することが分かった。さらに、曲げ試験から求めたQ値も引張試験から求めたQ値と比較的良く一致した。また、曲げ変形中たわみ速度を急変させる方法で求めたm値はlnPc-lnV^^・c関係曲線の接線の勾配から求めたm値と良く一致し、曲げ試験においても変形速度変化法がm値を求めるのに有効なことが分かった。ここでPcは荷重、V^^・cはたわみ速度である。加えて、曲げ試験には次のような利点があることも分かった。(1)Q値を求める際に必要な剛性率の温度依存性が同時に測定できる。(2)ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法(JISR1601)により、曲げ試験片の形状、寸法精度、上下面の平行度、粗さなどが既に規格化されているため試験片の作成・入手が容易である。(3)高温炉の等温ゾーンが比較的狭くて良いため温度調節が容易である。以上より、曲げ試験によって超塑性の重要因子であるm値とQ値を求めることができるなど、曲げ試験はセラミックスの超塑性の評価試験方法として好適と考えられた。

セラミックスの超塑性特性を曲げ試験によって評価する方法について検討した。まず、超塑性の構成方程式を基礎に、たわみ速度一定の場合の3点曲げ変形の解析を行い、ひずみ速度感受性指数(m値)および変形の活性化エネルギー(Q値)に関する表式を得た。次に、構造超塑性の発現が確認されているイットリア部分安定化ジルコニア多結晶体(Y-TZP)を供試材として、3点曲げ試験および引張試験を種々の温度で、変形速度を種々変えて行い、両者の結果を比較した。その結果、曲げ試験から求めたm値の変形速度依存性は、曲げ試片中央部下表面に生じる最大ひずみ速度を、引張試験のひずみ速度と対応させると、引張試験から求めたm値の変形速度依存性と比較的良く一致することが分かった。さらに、曲げ試験から求めたQ値も引張試験から求めたQ値と比較的良く一致した。また、曲げ変形中たわみ速度を急変させる方法で求めたm値はlnPc-lnV^^・c関係曲線の接線の勾配から求めたm値と良く一致し、曲げ試験においても変形速度変化法がm値を求めるのに有効なことが分かった。ここでPcは荷重、V^^・cはたわみ速度である。加えて、曲げ試験には次のような利点があることも分かった。(1)Q値を求める際に必要な剛性率の温度依存性が同時に測定できる。(2)ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法(JISR1601)により、曲げ試験片の形状、寸法精度、上下面の平行度、粗さなどが既に規格化されているため試験片の作成・入手が容易である。(3)高温炉の等温ゾーンが比較的狭くて良いため温度調節が容易である。以上より、曲げ試験によって超塑性の重要因子であるm値とQ値を求めることができるなど、曲げ試験はセラミックスの超塑性の評価試験方法として好適と考えられた。