弾性率によるセラミック材料の熱衝撃抵抗性の評価

摘要

セラミックスや耐火物は融点が高く，高温下でも塑性変形しにくいという特徴がある.しかし，脆性で破壊靭性が低いこれらの材料に急激な温度変化（熱衝撃）が加えられると，微小なクラックが発生し著しい強度低下を引き起こし，設計された熱応力が安全率でカバーできる範囲を超えることが多いと報告されているそのため高温材料としてこれらの材料を利用する場合，耐熱衝撃性を精度よく効率的に評価することが重要である.現在，耐熱衝撃性の評価方法として一般的なのは急冷強度測定法である.これは熱衝撃試験前後の試験片の強度を評価する方法で，熱衝撃によってクラックが発生し，強度が低下することを利用している.しかしこの方法では破壊試験を伴うため，多くの試験片が必要となるうえ，得られるデータのばらつきがかなり大きいといった問題点がある.一方，弾性率は微細構造に影響を受け，気孔の増加とともに低下することが知られている.そこで発生したクラックを幅の薄い気孔の増加とみなすことで，熱衝撃による強度変化と弾性率の変化が似た挙動を示すと考え，熱衝撃試験におけるこれらの物性の挙動の関係性について調べるとともに，非破壊で測定可能な新しい熱衝撃破壊温度の評価方法を提案する.弾性率の評価としてヤング率を用いた。