音弾性法によるセラミックス/金属接合材の熱サイクル損傷の非破壊評価に関する研究

声弹法无损评估陶瓷/金属粘接材料热循环损伤的研究

• 批准号: 06750080
• 负责人: 荒居 善雄
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750080/
• 关键词: 接合; 界面; 破壊力学; 音弾性; 超音波; 残留応力; セラミックス; 熱サイクル

本研究では単一熱サイクルを受けるセラミックス/金属接合材の界面反射波と接合強度の関係を調べ、熱サイクル強度の非破壊評価方法について検討した.接合界面は本質系に材料不連続部であるため、目視による欠陥検査が困難である。本研究ではセラミックス金属接合材の強度の非破壊評価方法として、超音波法を用いた。まず、界面における超音波の反射および透特性を定量化するために、半無限体同士の接合体を界面に垂直に入射する平面波縦波および横波の反射率、過率をPapcovich-Neuberの変位関数を用いて定式化した。つぎに、窒化ケイ素と金属(銅)の界面における反射および透過特性を検討し、反射波の位相特性と振幅特性を比較した場合、本接合材では振幅特性の方が界面欠陥の検出には有利であることを示した。界面欠陥を含めセラミックス/金属接合材の強度を定量的に評価するために、界面亀裂の効力拡大係数を分析し、セラミックスの破壊靱性値と比較し、界面欠陥からの不安定破壊条件を評価した。応力拡大係数の評価に際して接合残留応力による応力拡大係数と外力による応力拡大係数を独立に解析し、重ね合わせて界面亀裂の応力拡大係数とした。熱サイクルを受けた接合材の強度評価方法の検討として、熱サイクル最高温度を変えた単一熱サイクル試験を行ない、熱サイクル試験前後における超音波法および光学顕微鏡による目視検査を行なった。超音波法においては、前述の解析結果に基づき、界面における反射波の先頭波の振幅を非破壊評価量として採用した。熱サイクル後の強度低下を調べる為に、室温において四点曲げ試験を行なった。得られた結果に基づき、熱サイクル後の室温強度と超音波法による先頭波の振幅の関係を調べ、モデルを用いてこの関係を考察した。以上の実験および解析研究を総合し、熱サイクルを受けるセラミックス/金属接合材の超音波法による非破壊強度評価方法の有効性について考察を行なった。

This study で は 単 a hot サ イ ク ル を by け る セ ラ ミ ッ ク ス / metal bonding material の interface reflection wave と joint strength の masato を べ, a thermal サ イ ク ル strength の not broken 壊 review 価 method に つ い て beg し 検 た. The essence of the joint interface is that the に material is not connected to the 続 part であるため, the visual による is insufficient to 陥検 and the が is difficult to である. This study で は セ ラ ミ ッ ク ス metal joint の strength の not broken 壊 review 価 method と し て, ultrasound method を い た. ま ず, interface に お け る ultrasound の reflection お よ び through feature を quantitative す る た め に, semi infinite body with の gametes を interface に vertical に incident す る plane form 縦 お よ び shear wave の reflectivity, filtered を Papcovich - Neuber の - a number of masato を with い て demean し た. つ ぎ に, smothering ケ イ element と metal (copper) の interface に お け る reflection お よ び through feature を beg し 検, reflected wave の phase と amplitude characteristic を compare し た occasions, this joint で は amplitude characteristic の party が interface owe 陥 の 検 out に は favorable で あ る こ と を shown し た. Interface owe 陥 を containing め セ ラ ミ ッ ク ス の / metal bonding material strength を に of quantitative evaluation of 価 す る た め に, interfacial crack growing の し を analysis services company, big coefficient, セ ラ ミ ッ ク ス の broken 壊 靱 numerical と compare し, interface owe 陥 か ら の unrest broke を 壊 condition evaluation of 価 し た. 応 force company, big coefficient の review 価 に interstate し て joint 応 residual force に よ る 応 force company, big coefficient と force に よ る 応 force company, big coefficient を independent に parsing し, heavy ね わ せ て interface crack growing の 応 force company, big coefficient と し た. Hot サ イ ク ル を by け た の joint material strength evaluation method 価 の beg と 検 し て, hot サ イ ク ル を highest temperature variations え た 単 a hot サ イ ク ル test line を な い, hot サ イ ク ル test before and after に お け る ultrasound method お よ び optical 顕 micromirror に よ る visual check line を な 検 っ た. Ultrasound method に お い て は, the analytical results に の づ き, interface に お け る reflection wave の vanguard wave amplitude を の is not broken 壊 review 価 quantity と し て using し た. Low の strength after thermal サ イ ク ル を adjustable べ る に, room temperature に お い て four-point curved げ test line を な っ た. Have ら れ た results に づ き, hot サ イ ク ル と の room temperature strength after ultrasound method に よ る vanguard wave amplitude の の を べ, masato department モ デ ル を with い て こ の を masato department inspects し た. Above の be 験 お よ び analytical study を 総 し, hot サ イ ク ル を by け る セ ラ ミ ッ ク ス / metal bonding material の ultrasound method に よ る not broken の 価 壊 strength evaluation method have sharper sex に つ い て line inspection を な っ た.

项目成果

荒居 善雄: "プラズマディスラプション模擬損傷材の残存疲労寿命に及ぼす繰返し熱負荷の影響" 日本機械学会論文集A編. 61-583(掲載予定). (1995)

Yoshio Arai：“循环热载荷对等离子体破坏模拟损伤材料的剩余疲劳寿命的影响”，日本机械工程师学会汇刊，A 版（即将出版）。

Arai Yoshio: "Initition and Growth of Interface Crack and Evaluation of Fracture Criterion of Ceramic-Metal Joints" Proceedings of 10th International Conference on Experimental Mechanics. 1341-1345 (1994)

Arai Yoshio：“界面裂纹的引发和扩展以及陶瓷-金属接头断裂准则的评估”第十届国际实验力学会议论文集。

Arai Yoshio: "Study on Singuar Stress Field at Edge of V-Shape Notched Disk" Theoretical and Applied Mechanics. 43. 123-134 (1994)

Arai Yoshio：“V形缺口盘边缘辛瓜尔应力场研究”理论与应用力学。