ショットピーニングと自己き裂治癒を応用したセラミックスの高強度化

通过喷丸和自裂纹愈合提高陶瓷的强度

基本信息

批准号：
18760077
负责人：
高橋宏治
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は,ショットピーニング(以下SP)とき裂治癒の併用によりセラミックス部材表面の高強度化手法を提案することである.使用中の異物衝突等によってセラミックス部材の表面に生じるき裂の発生を抑制するとともに,たとえ使用中にき裂が発生したとしても,セラミックス自己き裂治癒能力を活用することでそのき裂を治癒し信頼性を向上させる.本年度は供試材として優れた自己き裂治癒能力を持つ窒化ケイ素/炭化ケイ素複合材を用いた.昨年度見出した最適なSPを施した後,表面性状,残留応力分布,破壊靱性値,曲げ強度,接触強度および応力下のき裂治癒特性を評価した.得られた主な成果は以下のとおりである.1. SPを施すことにより,試験片表面に1000MPa程度の大きな圧縮残留応力を導入することに成功した.圧縮残留応力は熱処理により減少したが,熱処理温度が1100℃以下の場合には,その3割以上が残留した.2. SP後の試験片の破壊靱性値をIF法により評価した.その結果,SPにより破壊靱性値を最大で150%程度向上できることが明らかとなった.破壊靭性値は圧縮残留応力と良い相関があることを見出した.3. SP材の接触強度特性の評価として球圧子圧入試験を実施した.その結果,SPにより,供試材の接触強度特性が大幅に向上することが明らかとなった.4. SPと自己き裂治癒を併用したセラミックスの高強度化の手法として,応力下のき裂治癒を提案した.SP処理により,1100℃,大気中でき裂治癒が可能な限界応力を大幅に向上させた.

这项研究的目的是提出一种通过将se o果（以下称为SP）和裂纹愈合结合起来来提高陶瓷成员表面强度的方法。它抑制了由于使用过程中异物碰撞而导致陶瓷成员表面发生的裂纹的发生，即使在使用过程中发生裂缝，也通过利用陶瓷自我裂缝愈合能力，裂缝得到了愈合并提高可靠性。今年，具有出色的自裂愈合能力的氮化硅/碳化硅复合材料被用作测试材料。在应用去年发现的最佳SP之后，评估了压力下的表面特性，残余应力分布，断裂韧性值，弯曲强度，接触强度和裂纹愈合特性。获得的主要结果如下1。通过应用SP，成功地引入了大约1000 MPa的大型压缩应力。通过热处理减少压缩残留应力，但是当热处理温度低于1100°C时，剩下的30％以上。2。通过IF方法评估SP后样品的断裂韧性值。结果，发现裂缝韧性值可以提高高达150％。发现断裂韧性值与压缩残留应力良好相关。3。进行了Ball Ingenter Press-FIT测试，以评估SP材料的接触强度特性。结果，揭示了测试试样的接触强度特性得到了SP.4的显着提高。作为使用SP和自裂愈合提高陶瓷强度的一种方法，我们提出了在压力下裂缝愈合。 SP处理显着改善了边缘应力，从而使裂纹愈合在1100°C的大气中发生。