セラミックスのクリープ現象｜セラミックス技術コラム

高温において材料に一定応力を負荷すると、時間の経過と共にクリープが生じ、強度を低下させる原因の一つと考えられている。
このクリープ現象は転位の運動、粒界の滑り、あるいは副成分相の軟化など、いくつかの原因が考えられる。

典型的なクリープ挙動をひずみ-時間の関数として示すと以下のようになる。

通常クリープ曲線は、応力負荷直後の瞬間的変形の後、

①時間とともにクリープ速度が小さくなる遷移(1次)クリープ領域
②クリープ速度が一定な定常（2次)クリープ領域
③クリープ速度が急速に増加し破壊に至るまでの加速(3次)クリープ領域

に分類される。

金属材料と比較するとセラミックスは、より高温まで強度が保持されることは明らかであり、特に炭化ケイ素は強度の温度依存性が小さく、高温での使用が可能であることがわかる。

ただし、セラミックスの強度は部品寸法・形状に大きく依存するため、設計応力レベルの設定は慎重に考慮する必要がある。

サヤ板のクリープテストの様子はこちらからご覧頂けます。




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