光機能ガラスセラミックスの機能に及ぼす力学的影響の解明と機能の疲労特性評価

阐明机械效应对光学功能微晶玻璃功能的影响以及功能疲劳特性的评估

基本信息

批准号：
15760054
负责人：
宮下幸雄
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

供試材として,昨年度まで用いていたTeO_2系ガラスセラミックスのほかに,機械的強度および発生する二次高調波の強度が大きいと考えられるGeO_2系ガラスセラミックスについても機械的特性と機能性について検討した.原料粉末を混合・溶融した後急冷することで,ガラス状態のサンプルを作製し,熱処理を施すことで結晶化させ,ガラスセラミックスを得た.作製した試料について,X線回折により結晶化を確認した.その結果,熱処理を施した試験片は,結晶化を示すピークが認められたが,表面を30μm研磨するとピークが消失した.すなわち,表面層のみが結晶化していると考えられる.なお,破断した試験片の断面観察より,表面層の厚さはおよそ10μmであった.機械的性質として,ガラスおよびガラスセラミックスのヤング率,ポアソン比,硬さ,破壊じん性,曲げ強度を求めた.その結果,いずれの値も結晶化により向上した.GeO_2系ガラスセラミックスはTeO_2系ガラスセラミックスよりも高い強度を示した.光機能性として,二次高調波の発現状態を観察した.光学顕微鏡にYAGレーザ装置を組合せ,波長1064nmのYAGレーザを供試材に照射することで発生する,波長532nmの二次高調波を緑色の可視光として観察した.その結果,GeO_2系ガラスセラミックスは,TeO_2ガラスセラミックスと比較して非常に強い二次高調波が発生することがわかった.この観察装置に取付けが可能な負荷装置を設計・試作した.ネジと圧電素子により荷重を負荷する構造とした.一様な圧縮荷重を負荷して二次高調波の発現挙動を観察したが,荷重の影響は顕著に認められなかった.急峻な応力分布が生じる場合の二次高調波の発生挙動を調べるため,中央に円孔を有する試験片を作製し,応力集中部における二次高調波の発現挙動を調べた.その結果,荷重を負荷すると,二次高調波の強度にわずかな変化が認められた.

除了去年使用的基于TEO_2的玻璃陶瓷外，我们还研究了基于GEO_2的玻璃陶瓷的机械性能和功能，这些玻璃陶瓷被认为具有较大的机械强度和生成的第二个谐波的强度。通过混合和融化原材料粉末，淬灭玻璃样样品，并应用热处理以结晶玻璃陶瓷。样品的结晶通过X射线衍射确认。结果，热处理的试样显示出峰显示结晶，但是当抛光表面30μm时，峰消失了。也就是说，人们认为只有表面层是结晶的。此外，从对损坏的样品的横截面观察中，表面层的厚度约为10μm。作为机械特性，确定了扬Young的模量，泊松比，硬度，断裂韧性以及玻璃和玻璃陶瓷的弯曲强度。结果，通过结晶改善了两个值。基于GEO_2的玻璃陶瓷。强度高于基于TEO_2的玻璃陶瓷。作为光学功能，观察到第二个谐波的出现。将光学显微镜与YAG激光器装置结合使用，并观察到波长为532nm的第二个谐波为绿色的可见光，该光线是通过用YAG激光辐射的，其YAG激光器的波长为1064nm。结果，发现与基于TEO_2的玻璃陶瓷相比，基于GEO_2的玻璃陶瓷产生非常强大的第二谐波。该观察结果可以连接到设备上的负载设备。该结构被设计为带有螺钉和压电元件。通过施加统一的压缩载荷观察到第二个谐波的行为，但没有观察到负载的显着影响。为了研究第二个谐波突然应力分布的行为，准备在中心圆形孔的测试片，以检查应力浓度部分中第二谐波的行为。结果，当施加载荷时，在第二次谐波的强度中观察到了略有变化。