残留応力計測技術｜セラミックス技術コラム

セラミックス製品には焼結や研削加工等によって通常残留応力が存在する。

また、セラミックス複合材あるいは異種材料への被覆材や接合材においては、熱膨張率のミスマッチなどに起因する残留応力が不可避である。
この種々の原因で導入された残留応力は、セラミックスの強度に大きな影響を及ぼすばかりでなく、セラミックスの機能性にも重要な役割を果たす場合が多い。
したがって、セラミックス部品の信頼性の保証のためには材料の微構造や内部欠陥の検出とともに残留応力の評価が不可欠である。

残留応力測定においては、セラミックスが難加工性あることより、通常の破壊的手法はあまり有効でない。
非破壊手法のうちX線応力測定法はすでに金属材料に対して広く利用されているが、これは結晶によるX線の回折現象を基礎としており、セラミックスも結晶性であることから適用可能であり、現在最も測定手段と なっている。

その他の非破壊的測定法として超音波の音弾性法が試みられているが、セラミックスに関して定量的結果を得るに至っていない。

一方、 マイクロビッカース圧痕を押し込み、その時形成されているき裂の長さをもとに残留応用を評価する方法がある。
この方法は完全な非破壊的方法ではないが、 簡単に使用できる利点がある。

以上のようにセラミックスの残留応力の測定としてはX線がほぼ唯一の方法と言って良い。



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