反応焼結Si_3N_4の高温におけるゆっくりしたき裂成長
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概要
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頂角120°シェブロンノッチを入れた反応焼結Si3N4試片をスパン42mmで3点曲げ破壊した. 実験は1400℃でN2, 空気, 並びにO2の雰囲気中で0.023mm/minの一定クロスヘッド速度下で行った. 応力拡大係数 (KI) は安定破壊の荷重-変位曲線をコンプライアンス解析することによって算出した. それと対応するき裂進展速度 (V) は, Bluhmのスライス法で計算した破壊中の試片の理論コンプライアンスを, 測定した荷重-変位曲線中に現れるコンプライアンスの時間的変化と比較することによって求めた. 得られたKI-V関係におけるVは酸化性雰囲気中の方が, Si3N4の応力腐食が進みやすいと考えられがちであるにもかかわらず, 遅かった. N2雰囲気中の破面は粒界破壊であった. 一方空気中やO2雰囲気中の破面は平坦で, Si3N4の酸化生成物であるSiO2を含んだガラス相で覆われていた. Si3N4のゆっくりしたき裂成長において, 酸化性雰囲気中ではSi3N4とO2との化学反応によって応力腐食は活発化するかもしれないが, 一方ではこの化学反応はき裂先端を鈍化させるはずであろう. 酸化性雰囲気中のVはこの鈍化作用によってかえって減少するものと考えられた.
- 1982-05-01
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