セラミックス・ガラス
あるセラミックスの曲げ強度が300 MPa、ヤング率が380 GPa、ポアソン比が0.22、線膨張係数が8.0×10⁻⁶ K⁻¹である。急冷による熱衝撃で割れ始める温度差の目安 ΔTc = σf(1 − ν)/(Eα) はどれに最も近いか。
- A約77 K
- B約99 K
- C約127 K
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正解：A. 約77 K
Eα = 380×10⁹ × 8.0×10⁻⁶ = 3.04×10⁶ Pa/K、σf(1 − ν) = 300×10⁶ × 0.78 = 2.34×10⁸ Pa なので、ΔTc = 2.34×10⁸/(3.04×10⁶) ≈ 77 K です。約99 K は (1 − ν) を掛け忘れた値、約127 K は (1 − ν) で割ってしまった値です。熱衝撃への強さは、強度が高いほど、ヤング率と熱膨張係数が小さいほど大きくなります。熱膨張係数が約0.5×10⁻⁶ K⁻¹ と非常に小さい石英ガラスは、熱衝撃に非常に強い材料です。熱伝導率が高いと表面と内部の温度差がつきにくいことも有利に働きます。