熱衝撃（ヒートショック）｜セラミックス技術コラム

熱衝撃とは、急熱または急冷により材料内に急激な温度分布が生じることにより、衝撃的に熱応力が発生する現象です。

脆性材料であるセラミックスでは、熱歪みの増加により、熱応力が比較的容易に破壊応力に達する為、構造計算においては、その目的に応じた材料を選定する必要があります。

すなわちセラミックスに発生する熱応力は材料の寸法・形状とともに、材料力学により導かれる最大応力に直接影響するヤング率、ポアソン比、熱膨張率などと材料内の温度分布に寄与する熱伝導率、比熱、比重などの基本物性により大きく異なるからです。

材料の選定には用途に応じ、熱衝撃により材料中に亀裂が発生し、強度低下を招くことが問題にされるケースと、熱衝撃による材料の崩壊や剥離などの損耗が問題にされるケースが考えられます。

材料の種類や使用条件によっては、熱応力による破壊が発生するまでに試料内に蓄えられた弾性ひずみエネルギーが亀裂進展に伴って消費される破壊エネルギーに転化されるという概念に基づく熱衝撃損傷抵抗や臨界熱応力以下でも亀裂成長を生じ、繰返し熱衝撃を受けることにより破壊が生じるとする熱疲労破壊抵抗も考慮する必要があります。


参考文献；ファインセラミックス技術ハンドブック/日本学術振興会