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(1)論 フ ェ ラ イ トの 微 小 破 壊 挙 動 と加 工 損 傷*. 佐. 藤. 彰**黒. Micro-crack. 部. 利. 次***滝. Growth Mode and Chipping. 澤. Behavior. 俊 太 郎†. of HIP Ferrite. Akira SATO, Toshiji KUROBE and Shuntarou TAKIZAWA. Magnetic. head made of polycrystalline. Work damage. of the magnetic. examined. head.. Micro-crack. among the ferrite. of ferrite with a diamond. useful for evaluating Key words:. the slicing. HIP ferrite,. by slicing. by HIP method. is widely used in an audio and video. of ferrite gives rise to the deterioration. growth modes of ferrite by an indentation and by an acoustic. materials. emmission. with same hardness. of physical. tests with an diamond. It is found that micro-crack. property.. growth. installation.. of an electro-magnetic. and scribing. method.. blade is closely related to micro-crack. Chipping. at groove. property. indenter. growth. corner. of a grain. AE signal generated. are. modes are. yielded. by scribing. by. is. of ferrite.. indentation,. 1.緒. ferrite sintered. induced. in detail by SEM microscopy. very different slicing. such as a chipping. scribing,. micocrack,. slicing, AE sensor. 界 に よ っ て ど の よ う な影 響 を受 け る の か 明確 にな っ て い な い.ま. 言. た,粒 径 や ビ ッカ ー ス 硬 さ が 同 程 度 で あ って も,各 メー カ か ら供. 磁 気 ヘ ッ ドは,フ ェ ラ イ トを基 材 と しそ れ に溝 加 工 や 切 断 加 工. 等 を 施 し て製 造 さ れ る.加 工 は,薄 刃 ダイ ヤ モ ン ド砥 石 を使 用 し て 行 わ れ る.磁 気 ヘ ッ ドに は 通 常,HIP(Hot で 製 造 され たMm‑Znフ. Isostatic Press)法. さ れ る材 料 間 で チ ッ ピ ン グ等 の 加 工 損 傷 に 違 い が 見 られ る とい っ た 問 題 も あ る.. そ こ で,各 種 のHIP多. 結 晶 フ ェ ライ トに つ い て,そ の 破 壊 現 象. ェ ラ イ トが 多 用 され て い る.フ ェ ラ イ トは. を 結 晶 組 織 学 的 な 微 視 的 視 点 か ら 調 べ,そ れ が 溝 加 工 や 切 断 加 工. 硬 ぜ い 性 材料 の 一 種 で あ る た め,.加 工 条 件 が 適 切 で な い と 切 断 縁. で 生 じ る加 工 損 傷 と どの よ う な 関 係 に あ る のか 実 験 的 検 討 を行 っ. に微 小 な 欠 け(チ ッ ピ ン グ と呼 ば れ る)が 生 じた り材 料 が 損 傷 し. た.. た りす る.そ れ は,製 品 の 品 質 の 低 下 と歩 ど ま りの 減 少 を招 来 す る.ハ. ー ドデ ィ ス ク 装 置 に 使 用 さ れ て い る 磁 気 ヘ ッ ドの 場 合,. 2.実. 験. 方. 法. ヘ ッ ドの トラ ッ ク幅 が 十 数 μm以 下 と極 め て 狭 く,ミ ク ロ ン オ ー ダ の加 工 損 傷 が 製 品 不 良 に 直 結 す る.. フ ェ ライ トを 正 確 ・精 密 に 加 工 す る に は,フ ェ ラ イ トの 破 壊 挙. 2.1供. 試材. 実 験 に は,HIP法. で 製 造 さ れ たMn‑Znフ. ェ ライ トを 供 し た。表1. 動 を 結 晶 組 織 学 的 な 観 点 か ら調 べ 検 討 す る 必 要 が あ る.こ れ ま. に,フ ェ ライ トの 機 械 的 性 質 を 示 す.表1に. で,ピ ッ カー ス 圧 子 を用 い て圧 痕 周 辺 に 生 成 す る マ イ ク ロ ク ラ ッ. 多 結 晶 材 で あ り,Fは. ク を観 察 して,単 結 晶 フ ェ ラ イ トの 破 壊 挙 動 が 論 じ られ て い る1). ま た,ダ. イ ヤ モ ン ド圧 子 を用 い て 引 っ か き 試 験 を 行 い,多 結 晶. フ ェ ラ イ トの破 壊 挙 動 に つ いて 考 察 が な され て い る2).一 方,A E(Acoustic. emission)法. を用 いて マイ ク ロクラ ックの発生 に. 伴 っ て 放 出 され る 音 を検 知 して,結 晶 の 破 壊 機 構 を考 察 す る研 究 も行 わ れ て い る3)4).し か しな が ら,マ イ ク ロ ク ラ ッ ク が 結 晶 粒. 表1か. Mechanical. properties of ferrite. 試料は. 単 結 晶 材 で あ る.. ら,単 結 晶 試 料Fの 抗 折 値 が 多 結 晶 試 料 の 値 に 比 べ て 格. 段 に 大 き い こ とが わ か る.し か し,多 結 晶 試 料 に 関 し て は 試 料 間 で 抗 折 値 に あ ま り大 き な差 は な い. 2.2引. っか き 試 験 装 置. フ ェ ライ トの微 視 的破 壊 挙 動 を 調 べ る た め,圧 子 押 込 み試 験 と. 引 っ か き 試 験 を 行 っ た,圧 子 押 込 み 試 験 は,寺 沢 式 微 小 硬 度 計(太 陽 社 製:M‑M2形)を. Table 1. 示 すA〜Eの. 用 い て 行 っ た.一 方,引. っかき試験 は新た. に 開 発 した 引 っ か き試 験 装 置 を用 い て 行 っ た. 図1に,引. っか き装 置 の概 略 図 を示 す.装 置 は 天 び ん 型 の 構 造. を し て お り,サ フ ァ イ ヤ ナ イ フ エ ッ ジ で 天 び ん を支 持 して い る. 図1に 示 す よ う に,天 び ん の 一 端 は ダ ンパ に 連 結 さ れ て い る.も う一 方 の 端 に は,引. っ か き 用 の 圧 子(ダ. 円 す い,先 端 半 径39μm)が. イ ヤ モ ン ド圧 子:120°. 取 り付 け られ て い る.引 っ か き用 試. 験 片 は試 料 保 持 台外(ホル ダ)に 貼 付 され,X‑Yテ さ れ る.X‑Yテ. ー ブ ル 上 に 固定. ー ブ ル はZテ ー ブル 上 に載 置 して い る.ダ ンパ は,. 引 っ か き を 安 定 し た 状 態 で 行 うた め の もの で あ り,外 乱 によ る振. 動 を 防 止 す る 役 目 を担 っ て い る.. 実 験 に 際 し,調 整 用 お も り を用 い て 天 び ん の バ ラ ンス を 取 る.. *原 稿受付 平 成10年8月24日 **正 会 員(株)ア ル プス電気(現,(株)ユ ニ オンツ ール;長 岡市摂 田屋町字外 川2706 ‑6). ***正 会 員 金 沢大学工 学部(金 沢市 小立野2‑40‑20) 電金沢 大学大 学院. 次 に,X+Yテ. 負 荷 す る.引 っ か き 試 験 は,駆 動 テ ー ブ ル を移 動 さ せ こ と に よ り 行 う,. 240. 精 密 工 学 会 誌Vol.65.No.2,1999. ー ブ ル とZテ ー ブ ル を駆 動 さ せ 試 料 を所 定 の位 置 に. セ ッ トす る.そ の 後,ダ イ ヤ モ ン ド圧 子 上 に お も りを 載 せ 荷 重 を. 「.

(2) 佐藤 ・黒部 ・滝澤:フ ェライトの微小破壊挙 動と加工損傷. Fig.1. Schematic view of scratching setup. 図1に 示 す 装 置 に は,AE信 て い る.AEセ. 号 を 検 知 す る セ ンサ が 取 り付 け られ. ン サ は ダ イ ヤ モ ン ド圧 子 に 直 接 貼 付 され て い る.セ. ン サ で 検 知 さ れ たAE信 (0.1 MHz〜1MHz)を. 号 は,プ. リ ア ン プ,バ ン ドパ ス フ ィ ル タ. 通 っ て メ イ ン ア ン プ で 再 び 増 幅 さ れ る.実. 験 で は,プ リア ン プ と メ イ ンア ン プ の 総 合 増 幅 率 を90dBと. した、. 増 幅 され た 信 号 は 包 絡 線 検 波 器 を 通 りカ ウ ン タ に 入 力 さ れ る.必. Fig.2. SEM micrographs. of indented ferrite. 要 に 応 じ て,包 絡 線 検 波 器 か ら出 力 さ れ た 信 号 を ス ト レー ジ オ シ ロ ス コー プ に 送 出 し,ペ ン 書 き レ コー ダ に 自 記 さ せ た.. 3,実. 験結 果およ び考察. 3.1圧. 子 押 込 み に よ る 破 壊 挙動. フ ェ ラ イ トの 破 壊 挙 動 を結 晶 組 織 学 的 な 視 点 か ら調 べ る た め に,表1に. 示 す 各 試 料 に つ い て ピ ッ カ ー ス 圧 子 押 込 み 試 験 を行 っ. た.図2に,押 SEM写. 込 み 荷 重 を2Nと. 真 を 示 す.図2か. (1)試 料A〜Eの. して 押 込 み 試 験 を行 っ た 場 合 の. ら次 の こと が 指 摘 で き る.. 多 結 晶 フ ェ ラ イ トの 圧 痕 を み る と,単 結 晶 フ ェ. ラ イ トFの そ れ と著 し く異 な る こ と が わ か る.多 結 晶 フ ェ ラ イ ト で は,圧 痕 の 周 りに 多 数 の ク ラ ッ クが 生 成 す る が,単 結 晶 フ ェ ラ イ トの 場 合 に は 圧 痕 の 角 部 か ら ク ラ ッ クが 生成 して い る に 過 ぎ な い.(2)ク ラ ッ ク の 発 生 様 態 を 子 細 に 観 察 す る と,多 結 晶 フ ェ ラ イ トの 場 合 に は,粒. 界 を 横 切 って 進 展 し て い る ク ラ ッ ク の ほ か に,. 粒 界 に 沿 って 進 展 して い る ク ラ ッ ク も見 られ る.ク ラ ッ ク の 発 生 様 態 は 試 料 に よ って 異 な る.Aの. 試 料 の 場 合 に は,粒 界 を 横 切 る. Fig.3. Influence of indentation load. ク ラ ッ ク の ほ か に多 くの ク ラ ッ ク が 粒 界 に 沿 っ て 進 展 し て い る. Bの 試 料 で は,Aに. 次 い で 粒 界 に沿 って 進 展 し て い る ク ラ ッ クが. 多 い. ク ラ ッ ク の 進 展 状 況 を定 量 的 に 把 握 す る た め,ク ラ ッ ク の 発 生 数 と ク ラ ッ ク の 総 長 さ を測 定 した.こ は,1本1本. こで,ク ラ ッ ク の総 長 さ と. の ク ラ ッ クに つ い て そ の 長 さ を測 定 し,そ れ ら をす. べ て 足 し 合わ せ た 値 で あ る.な お,圧 痕 の 内 側 で は ク ラ ッ クの 測 定 が 困 難 で あ った の で,圧 痕 の外 側 だ け を ク ラ ッ ク の測 定 対 象 と し た.測 定 結 果 を 図3に の 関 係 を,図3(b)は 図3か. こ こで,圧 痕 の 周 囲 に ど の 程 度 の 数(密 度)の ク ラ ッ クが 発 生 し て い る のか 知 る た め に,λ な る評 価 関 数 を 導 入 す る.λ はL/R. 示 す.図3(a)は. 押込 み荷重 とク ラック数. 押 込 み 荷 重 と ク ラ ッ ク 総 長 さ の 関 係 を 表 す.. ら,押 込 み 荷 重 が 大 き く な る に つ れ て,ク. ラ ック 数 お よ び. ク ラ ッ ク総 長 さ の 値 と も リニ ヤ に 増 大 す る こ と が わ か る.そ れ ら の 絶 対 値 は,Aの. 試 料 が 最 も大 き く,E,Fの. 順 に 小 さ くな る.. で 定 義 して い る.こ こ で,Lは. ク ラ ッ ク 総 長 さ,Rは. 圧 痕 中心 か. ら 最 も 外 の位 置 の ク ラ ッ ク まで の 距 離 を表 す.λ は,ク ラ ッ ク 生 成 の 難 易 度 を 表 す 指 標 で あ る と考 え られ る.図4に,各. フェライ. ト材 の λ の値 を 示 す.測 定 は3回 行 い,そ の 平 均 値 を 白 丸 印 で プ ロ ッ ト して い る.白 丸 印 を通 る 縦 方 向 の 直 線 は測 定 値 の ば らつ き の範 囲 を 示 す. 図4か. ら,Aの. ぎ,D,E,Fの 子 が わ か る.表1に. 試 料 の λの 値 が 最 も大 き く,B,Cは. そ れに次. 試 料 の 順 に 次 第 に そ の 値 が 小 さ く な って い く様 示 す よ う に,多 結 晶 フ ェ ライ トの 機 械 的 性 質. は 各 試 料 の 間 で あ ま り違 わ な い が,ク ラ ッ ク の 生成 状 態 は 試 料 に. 精 密 工 学 会 話Vol.65.No.2,1999241.

(3) 佐 藤 ・黒部 ・滝澤:フ ェライ トの微小破 壊挙動と加工損傷. Fig.4. Value of R/L on ferrite materials Fig.6. Relation between crack number and AE count number. Fig.7. Fig.8. Influence of scratching load on number of AE signals. 図6に,ク の 数 は,引 SEM観 Fig.5. Correspondence. mode. of crack. pattern. and AE signals. よ っ て か な り異 な る こ と が わ か る,λ の 値 が 大 き い 材 料 ほ ど,ク. SEM micrograph of scratching pattern. ラ ッ ク 数 とAEカ. ウ ン ト数 の 関 係 を 示 す.ク. っ か き 実 験 終 了 後 試 料 表 面 をHCl液. ラ ック. でエ ッチ ン グ し. 察 して 求 め た.ク ラ ッ ク 数 の 測 定 は,そ れ ぞ れ 異 な る3か. 所 の 場 所(1か. 所 当た りの 測 定 範 囲 は0岡12mm)で. て,合 計 長 さ0.36mmの. し. ラ ッ ク の 生 成 状 態 に 粒 界 が 強 く影 響 す る こ と を 意 味 し て い る ―そ. した.図6か. の よ う な 材 料 は粒.界破 壊 しや す い 材 料 と 考 え られ る.. 線 関 係 が 成 り立 つ こ とが わ か る.た だ し,多 結 晶 材 と単 結 晶 材 で. 3.2円. っ か き 試 験 は,引. ラ ッ ク 数 とAEカ. ウ ン ト数 と の 間 に は ほ ぼ 直. は 直 線 の 傾 き に違 い が み られ る.. 錐 圧 子 引 っ か き試 験. 図1に 示す 引 っ か き 試 験 装 置 を使 用 し て,引 っ か き 実 験 を 行 っ た.引. ら,ク. 行 っ た,そ. 範 囲内に あるク ラックの数 をすべて 計測. っ か き速 度 を0.36mm/s一. 定 と し,ダ イ. ヤ モ ン ド圧 子 に 所 定 の 荷 重 を 印 加 して 行 っ た.引 っ か き 後,引 っ. 図7に,引 像)の. っ か き に よ って 生 じた 引 っ か き痕 の 様 子(SEM観. 一 例(A試. 料)を. 示 す.図7か. 察. ら,ク ラ ック は 引 っ か き 方. 向 に 対 して ほ ぼ 垂 直 の 方 向 に 生 成 して い る こ と が わ か る.ま た,. 察 した.特 に,引 っ か き痕 に沿 っ て 生 成 して い る. ク ラ ック は 粒 内 に進 展 す る か も し く は 粒 界 を横 ぎ っ て 進 展 す る タ. ク ラ ッ ク に つ い て 詳 し く観 察 し た.ま た 同 時 に,引 っ か き に伴 っ. イ ブ と,一 部 も し くは 全 部 が 粒 界 に 沿 っ て 伝 播 す る,二 つ の タ イ. て 発 生 す るAE信. プ が あ る こ とが わ か る.本 論 文 で は,前 者 を 粒 内 ク ラ ッ ク,後 者. か き痕 をSEM観. 号 を 検 知 した.そ し て,ク ラ ッ ク の 生 成 とAE信. 号 が ど の よ うな 対 応 関 係 を 有 す る の か検 討 し た.実 験 の際,し き い 電 圧 を90mVに 図5に,引. 図8に,引. 設 定 し た.. っ か き荷 重 を0.1Nと. き の 測 定 結 果 を 示 す.図5か. して 引 っ か き 実 験 を行 っ た と. ら,引 っ か き 開 始 時 に パ ル ス 状 のAE. 信 号 が 発 生 し,そ の 後 断 続 的 に パ ル ス 状 のAE信. 号 波 形 が 生 じて. い る 様 子 が わ か る.ク ラ ッ ク の 生 成 と ほ ぼ 対 応 す る形 で パ ル ス 状 のAE信. 242. を 粒 界 ク ラ ック と称 す る こ と に し た.. 号 が 発 生 して い る 様 子 が わ か る,. 精 密 工 学 会 誌Vol.65,No,2,1999. か ら,AEカ. っ か き 荷 重 とAEカ. ウ ン ト数 と の 関 係 を 示 す.図8. ウ ン ト数 と 引 っ か き荷 重 の 間 に 直 線 関 係 が 成 り 立 つ. こ と が わ か る.し か し,大 略0.05Nの 折 れ 曲 が る.0.05Nよ. 負荷 荷 重 を 境 に して 直 線 は. り も 大 き な 高負 荷 荷 重 域 で は,AEカ. ウント. 数 の 増 加 割 合 は 低 荷 重 の そ れ に 比 して 小 さ くな る. 図9に,引. っ か き荷 重 と ク ラ ッ ク数 の 関 係(A試. 料)を. 示 す..

(4) 佐藤 ・黒 部 ・滝澤:フ ェラ イトの微小破壊挙動 と加工損傷. Fig.9. Influence of scratching load on crack growth number. Fig.11. SEM micrographs of chipping mode at edge site of sliced groove (SD1500-100M). 溝 加 工 を施 した.そ して,各 試 料 で チ ッ ピ ン グ の 発 生 様 態 が ど の よ う に異 な る の か 調 べ た.ま た,押 込 み(3.1節)や. 引 っ か き(3,2. 節)に よ る 結 晶 の 微 小破 壊 挙 動 とチ ッ ピ ン グ現 象 が い か な る相 関 関 係 を も っ て い るの か 検 討 し た.溝 加 工 は,外 径 φ54mm,厚 0.6mmの. 大 き さ の 異 な る2種 Fig.10. Values. of AEc/Nc. on ferrite. materials. 類 の メ タ ル ボ ン ド ダ イ ヤ モ ン ド砥 石. (SD]500‑100M,SD400‑100M)を 速 を84.8mls,送. ク ラ ッ ク数 は 単 位 長 さ 当 た り に換 算 し て示 し て い る.図9に は,粒 内 ク ラ ッ クの 数 と 粒 界 ク ラ ッ クの 数 の 負荷 荷 重 に 対す る 関係 も併. さ. 薄 刃 ダ イ ヤ モ ン ド砥 石 を 用 い て 行 っ た.実 験 は,砥 粒 の. 用 い て 行 っ た.加 工 は,砥 石 周. り速 度 を0.6mm/s,切. 込 み 深 さ を0.5mm,加. 工. 液 と して 水 道 水 を1.7l/min注 水 して 行 っ た. 図11に,粒. 径 の 小 さ い#1500の. 砥 石 を用 い て 溝 加 工 を行 った. 記 して い る.ク ラ ッ ク の 総 数 は,粒 内 ク ラ ッ ク の 数 と 粒 界 ク ラ ッ. と き の 溝 エ ッ ジ 部(表 面 と溝 の 側 面 が 交 差 す る部 分)のSEM観. ク の 数 を足 し合 わ せ た も の で あ る.図9か. 荷重. 写 真 を 示 す.加 工 損 傷 の 評 価 は,溝 エ ッ ジ 部 に 発 生す るチ ッ ピ ン. を境 に 直線 が 折 れ 曲 が る こ とが わ か る.黒 丸 印 の 粒 界 ク ラ ッ ク の. グ の 大 き さ(チ ッ ピ ン グサ イ ズ と呼 ぶ)を 計 測 して 行 った.観 察. 場 合 に は,0.05N以. に 際 して,チ ッ ピ ン グ と粒 界 と の 関 係 を 明 確 にす る た め に 試 験 片. ら,大 略0.05Nの. 上 の 高 荷 重 域 で は直 線 は 横 軸 に 平 行 に な り,ク. ラ ッ ク の 数 が 飽 和 す る様 子 が わ か る.一 方,白 丸 印 の 粒 内 ク ラ ッ ク の 場 合 に は,増. 加 傾 向 は 小 さ くな る も の の 飽 和 す る こ と は な. をHCl液. で エ ッ チ ン グ し た.図11か. SD1500‑100M砥. 察. ら次 の こ と が 指 摘 で き る.. 石 で 加 工 さ れ た 溝 の チ ッ ピ ン グ サ イ ズ は,. い.こ の よ う に,な ぜ 特 定 の荷 重 で ク ラ ッ ク 数 の 増 加 の 仕 方 が 変. 数 μmか ら十 数 μmで あ り,結 晶粒 の 大 き さ と 同 程 度 か も し く は. わ る の か,以 下 に そ の 理 由 に つ い て 考 え て み る.. そ れ 以 下 で あ る.Aの. Aの 試 料 の 場 合,そ の 平 均 粒 径 が8.4μmで さ あ た りの 粒 界 数 は約120個/mmと. あ るの で,単 位 長. な る.図9か. 重 に相 当 す る所 の 粒 界 ク ラ ック 数 は,100個. ら,0.05Nの. 荷. 前後 であ ると読み取. 試 料 とE,Fの. 試 料 を 比 較 す る と,チ ッ ピ. ン グ の 様 態 に違 い が あ る こ とが わ か る.Aの. 試 料 の 場 合 に は,粒. 界 に 沿 って チ ッ ピ ン グ が 起 こ り,そ れ に よ って 脱 落 し た と思 わ れ る 欠 損 部 が 数 多 く 見 られ る.一 方,Eの. 試 料の 場合 には 粒界 に. れ る.こ の 値 は粒 界 の 数 に 極 め て 近 く,折 れ 曲 が り点 の 臨 界 荷 重. 沿 っ て 生 成 した と考 え られ る チ ッ ピ ン グ が ほ と ん ど見 られ な い.. 以 上 で は,引 っ か き 痕 と交 差 す る ほ ぼ す べ て の 粒 界 で 粒 界 ク ラ ッ. そ れ よ り も単 結 晶 フ ェ ラ イ トのFの. クが 生 じた こ と を 意 味 して い る.粒 界 ク ラ ッ ク数 が 一 定 に な った. な っ て い る.こ の 現 象 は,被 削 材 の粒 界 破 壊 の しや す さが チ ッ ピ. の は こ の こ と が 要 因 して い る と考 え られ る.. ン グの 生 成 に 大 き く影 響 を及 ぼす こ と を 意 味 して い る.. 引 っ か き に よ る粒 界 ク ラ ッ クの 生 じや す さ は,β な る値 で あ る 程 度 判 断 が で き る と 思 わ れ る.β は,図8に. 試 料 と似 た チ ッ ピ ン グ様 態 と. こ こで,材 料 の 破 壊 強 度 が チ ッ ピ ン グサ イ ズ に及 ぼ す 影 響 に つ. 示 す 折 れ 曲 が り点 の. い て 考 察 す る.山 川 ら5)は 硬 ぜ い材 料 につ い て 研 削 実 験 を行 い,. ウ ン ト数 と呼 ぶ)を 粒 界 数 で 割 っ た値. 研 削 端 末 部 に生 じる 欠 け(チ ッ ピ ン ン グ)の 生 成 機 構 に つ い て 考. で 定 義 され る.β の値 が 大 き い 場 合 に は,粒 界 ク ラ ッ ク の 数 が 飽. 察 を行 っ て い る.研 削 時 に は,砥 粒 切 れ 刃 近 傍 の 材 料 内部 に 応 力. 和 す る ま で に数 多 く の 粒 内 ク ラ ッ ク が 発 生 す る こ と を 意 味 す る.. が 誘 起 さ れ,砥 粒 切 れ 刃 が 研 削 端 末 部 付 近 に くる と.応 力 集 中 の. そ の よ う な 材 料 は 粒 界 ク ラ ッ ク の 生 じ に く い,し た が っ て 粒 界 破. 度 合 い が ます ま す 強 ま る.そ して,最 大 主 応 力 の 値 が 材 料 の 破 壊. 壊 しに く い 材 料 と 考 え られ る.. 強 度 を 越 え る と,そ こ か ら欠 け が 生 じ る と 推 察 して い る.. AEカ. ウ ン ト数(臨 界AEカ. Aの 試 料 以 外 の 材 料 に つ いて も 同様 の 観 察 と測 定 を行 っ た.そ の結 果,B,C,Dの. 試 料 に はAの 場 合 と 同様,明 確 な 折 れ 点 が. 観 察 され た.し か し,Eの か っ た.単 結 晶 材 料Fは,も. 試 料 につ い て は 折 れ 点 が 明 りょ う で な と も と 粒 界 が な いの で 当 然 の こ とな. が ら折 れ 点 は観 察 され な か っ た.図10に,各 す.図10か. ら,β の 値 は,A〜Dの. 試 料 の βの 値 を示. 試 料 の 順 に大 き くな る こ とが. わ か る. 3.3溝. この 考 え 方 が フ ェ ラ イ トの 溝 加 工 に も適 用 さ れ る と仮 定 す る と,ク ラ ッ ク 発 生 の臨 界 荷 重 が 材 料 の破 壊 強 度 と対 応 す る も の と 考 え られ る.こ (試 料Aの. を 読 み と り(AEカ. 薄 刃 ダ イ ヤ モ ン ド砥 石 を 用 い て,A〜Fの. して,そ. ウ ン ト数 の グ ラ フ. ら,ク ラ ッ ク発 生 の 臨 界 荷 重 の 近似 値. ウ ン ト数 が0.5mm‑1と. 重 の 値),そ れ を 各 試 料 のAE臨 た.そ. 加 工 に よ る フ ェ ラ イ トの 加 工 損 傷. こで は,引 っ か き荷 重 とAEカ. 場 合 は 図8)か. な るときの引 っかき荷. 界 引 っ か き荷 重 と称 す る こ と に し. の 値 を材 料 の 破 壊 強 度 に対 応 す る評 価 値 と した.. そ の 評 価 値 と チ ッ ピ ン グサ イ ズ との 問 に 相 関 関 係 が あ る か ど う か 各 フ ェ ラ イ ト材 料 に. 調 べ た.さ ら に,チ ッ ピ ン グサ イ ズ と粒 界 破 壊 の しや す さ と の 関 精 密 工 学 会 誌Vol.65,No,2,1999243.

(5) 佐 藤 ・黒部 ・滝澤:フ ェライトの微小破壊挙 動と加工損傷. Fig.12. Chipping size at edge of sliced groove. Fig.14. (SD1500-100M). Chipping size at edge of sliced groove (SD400-100M). 主 と して 影 響 す る と考 え られ る.実 用 的 に は 数 μm以 下 の チ ッ ピ ン グ サ イ ズ を 求 め る こ とが 多 く,そ の 場 合 に は 粒 界 破 壊 の しや す さ を 考 慮 して 材 料 選 定 す る必 要 が あ る.. 4.結. 言. HIPフ ェ ライ トに ピ ッ カー ス 圧 子 に よ る押 込 み 試 験 や 引 っ か き 試 験 を行 っ て,フ ェ ライ トの 微 視 的 破 壊 挙 動 を 調 べ た.ま た,薄 刃 ダ イ ヤ モ ン ド砥 石 を 用 い て 溝 加 工 を 行 い,そ の 際 発 生す る チ ッ ピ ン グ の 状 態 を調 べ,そ れ が微 視 的 破 壊 挙 動 と ど の よ うな 関 係 に あ る のか 検 討 し た.そ の 結 果,以 (1)HIPフ. 下 の 結 論 が 得 られ た.. ェ ラ イ トに ビ ッ カ ー ス圧 子 を押 し込 む と,圧 痕 の 周. りに 多 数 の ク ラ ッ ク が 発 生 す る が,そ 長 さD,と 圧 痕 中 心 か ら の 距 離Rの. の様 態 は,ク. ラ ッ ク総. 比 λに よ っ て 評 価 で き る,. λ の 値 が 大 き い 程 粒 界 破 壊 され や す い 材 料 で あ る と い え る. Fig.13. SEM micrographs of chipping mode at edge site of sliced groove (2)AEカ. (SD400-100M). ウ ン ト数 は,引 っか き 荷 重 が 増 す に つ れ て リニ ヤ に. 増 加 す る が,あ. る荷 重 を 境 に して 急 激 に そ の 増 加 割 合 が 変 化. し直 線 の 傾 き が 小 さ くな る.折 れ 点 の 荷 重(臨 界 荷 重)よ り も 大 き い 荷 重 域 で は,粒 界 ク ラ ッ ク の 数 が ほ ぼ一 定 の 値 とな る.. 係 に つ いて も調 べ た. 図12に. そ れ ら の 相 関 関 係 を 示 す.図12(b)か. 臨 界AEカ. ら,チ ッ ピ ン グサ. の 値 が 小 さ くな る.. わ か る.粒 界 破 壊 の 起 こ りや す い試 料 ほ ど チ ッ ピ ン グ サ イ ズ の 値 が 大 き く な る こ と が わ か る.一 方,図12(a)か. らAE臨. ウ ン ト数 と粒 界 数 と の 比 βは,破 壊 が 粒 界破 壊 か 粒. 内 破 壊 か を 判 断 す る 目安 と な る.粒 界 破 壊 しや す い 材 料 程 β. イ ズ と粒 界 破 壊 の しや す さ との 間 に 密 接 な 相 関 関 係 が あ る こ とが. 界 引っかき. (3)チ. ッ ピ ン グサ イ ズ が 結 晶 粒 の 大 き さ と 同程 度 か そ れ 以 下 の. 荷 重 とチ ッ ピ ン グ サ イ ズ と の 間 に は 明 確 な 相 関 関 係 が 見 ら れ な. 場 合 に は,粒 界 破 壊 しや す い材 料 程 チ ッ ピ ン グ サ イ ズ が 大 き. か っ た.. くな る.一 方,チ. 図13に,粒. 径 の 大 き な#400の. と き の 溝 エ ッ ジ 部 のSEM観. に は,AE臨. 砥 石 を 用 いて 溝 加 工 を 行 った. 察 写 真 を示 す,図13か. 砥 石 の 場 合,チ ッ ピ ン グ は#1500の. ッピングサイ ズが結 晶粒 の数倍 もあ る場合. 界 引 っ か き荷 重 の 大 き い 材 料 程 チ ッ ピ ン グサ イ ズ. が 小 さ く な る.. ら,#400の. 砥 石 に 比 して 著 し く 大 き く, 参. 結 晶 粒 の 大 き さ の 数 倍 に及 ぶ チ ッ ピ ン グ も見 ら れ る. 図14に,チ. ッ ピ ン グサ イ ズ とAE臨. 文. ら,AE臨. 界 引 っ か き荷. 1). 臨 界 引 っ か き 荷 重 が大 き く な る に つ れ て チ ッ ピ ン グ サ イ ズ は次 第. 2). 3). ェ ラ イ ト磁 気 ヘ ッ ド と磁 気 テ ー プ の 摩 擦,磨 耗 に 位 論 文(大. 阪 大 学)(1975).. 河 田 耕 一,中 田 邦 夫,上 田 修 治,長 田 敬 次;電 子 部 品 の 精 密 機 械 加 工, National. らチ ッ ピ ン グサ イ ズ と 粒 界 破 壊 の. しや す さ と の 間 に は は っ き り し た 相 関 関 係 が 見 られ な か っ た.こ. 三 好 和 寿:Mn‑Znフ 関 す る 研 究,学. 重 と チ ッ ピ ン グ サ イ ズ と の 間 に は 相 関 関 係 が あ る の が わ か る.AE. Tech. Rep. 24,. 6(1978)965.. 井 川 盧 哉,島 田 尚 一 ニア コ ー ス テ ィ ッ ク エ ミ ッ シ ョ ン を 利 用 し た硬 ぜ. れ は,粒 界 に 沿 っ た 脱 落 が 生 じ て もそ の 脱 落 規 模 が チ ッ ピ ン グサ. い 性 材 料 の 徽 小 破 壊 強 度 測 定 法,電. イ ズ 自体 よ り も小 さ く,そ の た め に粒 界 の 影 響 が 隠 れ て 表 に 現 れ. 械, 48, 2(1982)177.. な か った た め と思 わ れ る.. 4). が チ ッ ピ ン グサ イ ズ に 強 く影 響 し,一 方 チ ッ ピ ン グサ イ ズ が 結 晶 粒 の 数 倍 も あ る 場 合 に は,材 料 の 破 壊 強 度 が チ ッ ピ ン グサ イ ズ に. 精 密 工 学 会 誌Vol.65,No,2,1999. 杉 田 忠 彰,西. 誠,沢. 田. 豊,上. 子 部 品 の 精 密 機 械 加 工,糟. 密機. 田 完 次:セ ラ ミ ッ ク ス の 単 位 切 削. に お け る 脆‑塑 性 境 界 の 破 壊 力 学 的 解 析,1990年. 以 上 の 実 験 結 果 か ら,チ ッ ピ ン グサ イ ズ が結 晶 粒 の 大 き さ と同. 度精 密 工学会 秋季. 大 会 学 術 講 演 会 講 演 論 文 集,(1990)997.. 程 度 か も し く はそ れ 以 下 の 場 合 に は,材 料 の 粒 界 破 壊 の し や す さ. 244. 献. 界 引 っか き 荷 重 お よ び 粒 界. 破 壊 の しや す さ の 関 係 を示 す.図14(a)か. に 小 さ くな る.一 方,図14(b)か. 考. 5). 山 川 純 次,井. 川 直 酸,河. 関 す る 研 究(第5報),精. 村 末 久,奥. 山 繁 樹:研 削 蛸 末 部 の 形 状 変 化 に. 密 工 学 会 誌,55,11(1989)2005..

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参照

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