セラミックス・ガラス

部分安定化ジルコニアが高い破壊靭性を示す主な理由はどれか。

  1. Aき裂先端の引張応力で単斜晶が正方晶へ変態し、約4%の体積収縮で応力が緩和されるから
  2. B高温で粒界のガラス相が粘性流動を起こし、き裂先端が鈍化するから
  3. C準安定な正方晶がき裂先端で単斜晶へ変態し、その体積膨張がき裂を圧縮するから
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正解:C. 準安定な正方晶がき裂先端で単斜晶へ変態し、その体積膨張がき裂を圧縮するから

部分安定化ジルコニアでは、本来なら低温で単斜晶になる正方晶の粒子が、まわりの拘束によって準安定に保たれています。き裂が進むと、その先端の引張応力によって正方晶が単斜晶へマルテンサイト的に変態し、約4%の体積膨張を起こします。この膨張がき裂のまわりに圧縮応力をつくってき裂を閉じる向きに働くので、き裂を進めるのに余分なエネルギーが必要になります。これを応力誘起変態強化といいます。変態の向きと体積変化が逆の選択肢は誤りです。粘性流動による鈍化は、ガラス相を含む材料の高温での現象です。

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