音弾性法によるセラミックス/金属接合材の熱疲労損傷の非破壊評価に関する研究

陶瓷/金属结合材料热疲劳损伤声弹法无损评价研究

• 批准号: 07750091
• 负责人: 荒居 善雄
• 金额: $ 0.64万
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750091/
• 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; 熱疲労

本研究では熱疲労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、熱疲労強度の非破壊評価方法について検討した.接合界面は本質的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過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、透過率をPapcovich-Neuberの変位関数を用いて定式化した。つぎに窒素ケイ素と金属(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法が界面欠陥の検出には有利であることを示した。界面欠陥を含むセラミックス/金属接合材の強度を定量的に評価するために、界面亀裂の応力拡大係数を解析し、セラミックスの破壊靭性値と比較し、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。熱疲労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熱疲労試験を行い、熱疲労試験前後にあおける超音波法及び光学顕微鏡による目視検査を行った。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。熱疲労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った。得られた結果に基づき、熱疲労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、熱疲労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った。

This study で は thermal fatigue 労 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 fatigue strength of 労 の not broken 壊 review 価 method に つ い て beg し 検 た. The に material of the joint interface <s:1> essence is not connected to the 続 part であるため, visual による is less 陥検 and が is difficult である. This study で は セ ラ ミ ッ ク ス / metal bonding material 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 reflectance, transmittance を Papcovich - Neuber の - a number of masato を with い て demean し た. つ ぎ に smothering element 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 method の が interface owe 陥 の 検 out に は favorable で あ る こ と を shown し た. Interface owe 陥 を containing む 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 応 company, potent coefficient analytical し を, セ ラ ミ ッ ク ス の broken 壊 靭 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. Thermal fatigue 労 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 thermal fatigue 労 test line を い, thermal fatigue 労 test before and after に あ お け る ultrasound method and び optical 顕 micromirror に よ る visual check line を っ 検 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. After heat exhaustion, the <s:1> intensity is low. Youdaoplaceholder0 adjust べる to に, room temperature にお て て four-point curve げ test を line った. Have ら れ た results に づ き, thermal fatigue 労 の room temperature strength と ultrasound method after 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, thermal fatigue 労 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 っ た.

项目成果

Arai Yoshio: "Elastic-Plastic Theraml Stress Analysis for optimun Material Design of Functionally Gradient Material" Proc. 1st Int. Symp. Themal Stresses. 355-358 (1995)

Arai Yoshio：“功能梯度材料优化材料设计的弹塑性热应力分析”Proc。

Arai Yoshio: "Residual Stress due Welding and its effect on assessmint of crack near weldinterface" Int. J. Pres. Ves. & Piping. 63. 237-248 (1995)

Arai Yoshio：“焊接残余应力及其对焊接界面附近裂纹评估的影响”Int。

Arai Yoshio: "Evaluation of Strength of Ceramic-Meral joint after Tnermal Cycle by Ultrasonic Technique" Proc. Int. Symp Advanced Tech Exp. Mech. 147-152 (1995)

Arai Yoshio：“通过超声波技术评估热循环后陶瓷-金属接头的强度”Proc。

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巻. 501-507 (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会刊，第 A 卷，第 61 卷，501-507 (1995)

Arai Yoshio: "Evaluation of Stress Field and Stress Intensity Factor for Interface Crack" Theoretical and Appl. Mech.44. 117-125 (1995)

Arai Yoshio：“界面裂纹的应力场和应力强度因子的评估”理论与应用。