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高機能素材・加工

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靭性の改善とは?課題と対策・製品を解説

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セラミックスにおける靭性の改善とは?

セラミックスは、高い硬度、耐熱性、耐食性を持つ一方で、脆性(割れやすい性質)が課題です。この脆性を克服し、衝撃や応力に対する抵抗力を高めることを「セラミックスの靭性の改善」と呼びます。これにより、構造材料としての応用範囲が飛躍的に拡大します。

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当社の化学強化ガラスは、原料調合、溶解、成型を一貫して行う、
株式会社赤川硬質硝子工業所の製品です。

強化ガラスには、風冷強化法とイオン交換法が有りますが、当社では
イオン交換法の素材硝子を供給いたします。

イオン交換法は、肉厚の薄い素材でも強化する事ができ、強化後の形状の
変化が少ないといった特長が有ります。

小ロットにも対応いたしますので、是非ご相談ください。

【特長】
■イオン交換法
■高強度
■小ロットにも対応

※詳しくはお問い合わせください。

化学強化ガラス ※高強度イオン交換法の素材硝子

当社では、超微粒ダイヤモンドを高密度で焼結して、硬度の大幅アップを
実現した『高密度・超微粒ダイヤモンド焼結体』を取り扱っております。

ダイヤモンド焼結体のダイヤモンド層(硬質層)をより厚くし、
ダイヤモンド層をパーツとしての用途を拡大。

また、耐摩耗の低下を極力抑え、ワイヤカット放電加工の約50%(従来比)の
スピードアップを実現します。

【特長】
■用途別に多彩なヌープ硬度3500~7500(kgf/mm2)を用意
■靭性の向上
■特注で電子デバイス対応の非磁性ダイヤモンド焼結体を用意

※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お問い合わせください。

ダイヤモンド焼結体

当社のサイアロンセラミックスは、微細なα型サイアロン(α-Sialon)と
β型窒化珪素(β-Si3N4)結晶から成る緻密焼結体です。

高温強度、硬度、破壊的靭性値、耐熱衝撃性等バランスの良い、
優れた機械的特性を持つ先進のファインセラミックスとして、
ご好評をいただいております。

【特長】
■国有特許第1212170号、第1196032号使用

※詳細については、お気軽にお問い合わせください。

サイアロンセラミックス

特徴:規則的な結晶と不規則的な結晶を組み合わせされて、中級靭性と中級強度を備えます。
用途:ガラスやセラミックス産業において様々な用途に利用され、メタルボンド用途として幅広く応用されます。
PS:コーティングも可能です。
メッシュ:60/80-400/500

MGD40 (メタルボンドメッシュー原生)

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セラミックスにおける靭性の改善

セラミックスにおける靭性の改善とは?

セラミックスは、高い硬度、耐熱性、耐食性を持つ一方で、脆性(割れやすい性質)が課題です。この脆性を克服し、衝撃や応力に対する抵抗力を高めることを「セラミックスの靭性の改善」と呼びます。これにより、構造材料としての応用範囲が飛躍的に拡大します。

課題

微細な亀裂の伝播抑制

セラミックスは、微細な欠陥や表面の傷から亀裂が容易に発生・伝播し、破壊に至りやすい。

応力集中箇所の緩和

異種材料の接合部や形状変化部など、応力が集中しやすい箇所で破壊が起こりやすい。

製造プロセスにおける欠陥生成

焼結時や成形時に発生する気孔や粒界構造の不均一性が、靭性の低下を招く。

複合化による界面制御の難しさ

異なる材料を複合化する際に、界面の接着性や相溶性が悪く、応力緩和効果が得られない場合がある。

​対策

強化相の導入と分散制御

セラミックス中に、より靭性の高い粒子や繊維状の相を均一に分散させることで、亀裂の伝播を阻止・迂回させる。

界面改質技術の適用

複合材料の界面に特定の層を形成したり、界面エネルギーを制御したりすることで、応力緩和やエネルギー吸収能力を高める。

ナノ構造制御による緻密化

ナノ粒子やナノ構造を活用し、欠陥の少ない高密度なセラミックス組織を形成することで、材料自体の強度と靭性を向上させる。

相転移誘起によるエネルギー吸収

特定のセラミックスが持つ相転移(結晶構造の変化)の際に発生する体積変化や歪みエネルギーを利用し、亀裂の進展を抑制する。

​対策に役立つ製品例

強化粒子添加型複合セラミックス

微細な高靭性粒子を均一に分散させることで、亀裂の伝播経路を複雑化させ、破壊エネルギーを吸収する。

界面制御型積層セラミックス

異なる特性を持つセラミックス層を積層し、界面に特殊なバッファー層を設けることで、応力分散と亀裂進展抑制を図る。

ナノ構造制御焼結助剤

ナノサイズの焼結助剤を用いることで、低温での緻密化を促進し、微細な気孔の少ない高靭性セラミックスを得る。

相転移誘起型セラミックスコーティング

表面に相転移を起こしやすい材料をコーティングし、衝撃や応力に対してエネルギー吸収層として機能させる。

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