セラミックス系の複合材料の場合に、靭性が向上する機構を3つ教えてください。

A 回答 (1件)

なんだかレポート然としたお尋ねですが・・・いや、違っていましたら失礼。



セラミックスのような脆性材料の破壊は、材料中のき裂が進展することで進みます。従って壊れにくく、すなわち靭性を上げようと思ったらき裂の進展を食い止めることを考えなくてはなりません。
例えば土壁を塗る時には土だけでなく、ワラを練り込んだものを塗りますよね。土壁にひびが入ってもワラがき裂進展を食い止めようとします。このようにき裂になんらかの方法で架橋を行い、直接的にき裂進展を抑止する方法を「ブリッジング」と呼びます。具体的にはウィスカーを混入させたり、あるいは焼結中に発現する棒状の粒子を利用したりします。
材料中に第二相が存在すると、それによりき裂が曲げられたり分岐したりします。トータルでのき裂の長さは長くなりますからそれだけ余分にエネルギーがいることになります。「クラックディフレクション」などと呼ばれます。

特殊な例では「応力誘起変態」というのがあります。この機構が働く材料は限られています。
き裂先端に応力がかかるとその部分で体積膨張を伴う結晶相の変化が起こり、その膨張がき裂を閉じようとする方向に働くことで靭性が向上します。この材料の名前は伏せることにしますので(有名です)自分で調べてみて下さい。でも「複合材料」とは言わないかな?

この辺の話はセラミックスの入門書を読めば書いてあります。
もしレポートでなく、tarepannyaさんが何か具体的にお困りで質問されたということでしたら補足にその旨書いて下さい。もう少し詳しく説明します。
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この回答へのお礼

大変詳しい回答ありがとうございました。
これを参考に、色々調べてみました。
次回はもう少し考えて投稿したいと思います。

ありがとうございました。

お礼日時:2002/03/09 23:44

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Qセラミックスについて勉強しています

セラミックス-金属の接合は現在も課題になっているとききますが
セラミックス同士は比較的馴染みが良いのでしょうか?
そのセラミックスがどちらも酸化物の場合はどうなのでしょうか?
初歩的な質問で申し訳ございません。
また、セラミックスを学ぶにつき、良い本などございましたら
ご紹介お願いいたします。

Aベストアンサー

セラミックス一般では、接合と接着は、junctionとcontantという意味で使われているわけではありません。セラミックスで言う接合は、joiningで、「2つ以上のものを直接くっつける」という意味です。回答2にあるような半導体や電子材料の人が使う接合junction(pn接合など)と、セラミックスの接合joiningでは意味が全く違いますので、混乱しないで下さい。

接着bondingは、接着剤(高分子系からセメントまでいろいろありますね)を使って2つのものをくっつける、接合joiningは、接着剤なしでくっつけるというイメージでいいのではないでしょうか。

無機材料の接合で一番問題になるのは、熱膨張の違いです。セラミックス同士でも、組み合わせによっては2~5倍の線膨張係数の差がありますし、セラミックスと金属なら線膨張係数は金属が一桁大きいです。セラミックスを金属と組み合わせて使うのは、やっぱり高温環境ですよね。室温ではうまくくっついていても、高温になるとセラミックスが割れる、逆に、高温でくっつけても、室温に戻すとセラミックスがはがれてしまう、というのは主に熱膨張差が原因です。
 これを解消するために、熱膨張の異なる材料の間に、中間程度の熱膨張の層(緩衝層)を作って、熱膨張差を緩和したりすることはよくやられています。
 それから、金属にセラミックスをつける場合には、金属を高温で酸化して、表面に酸化膜を作って、酸化膜を緩衝層として使う(例:Tiを酸化して、表面をチタニア(TiO2)にして、その上にアルミナ(Al2O3)をつける)という方法も一般的です。酸化によってできるTi/TiO2界面は、かなりの強度があります。

セラミックスの教科書ですが、A. R. WestのBasic Solid State Chemistryなんかがお勧めです。

セラミックス一般では、接合と接着は、junctionとcontantという意味で使われているわけではありません。セラミックスで言う接合は、joiningで、「2つ以上のものを直接くっつける」という意味です。回答2にあるような半導体や電子材料の人が使う接合junction(pn接合など)と、セラミックスの接合joiningでは意味が全く違いますので、混乱しないで下さい。

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Q日本学生支援機構 扶養外れた場合について

日本学生支援機構の奨学金を予約採用で希望予定ですが、審査で学生のバイトの収入などは問われますか?
アルバイトをしていても奨学金は借りられますか?

Aベストアンサー

収入に関して問われるのは保護者の収入のみで、学生の収入は問われません。
学生が問われるのは収入ではなく成績です。
ですから、アルバイトをしても問題ありません。
しかしながら、一種の予約採用は希望者全員が基準を満たしていても、予算が決まっているため全員が奨学金を受ける事はできません。
その場合は二種で借りることになります。
http://www.jasso.go.jp/saiyou/guide.html

Qセラミックスについて

セラミックスについてよく分からないのですが私たちの身の回りには
沢山のセラミックス製品があって、不要になった物はどう処理するんですか?
後、環境に優しいセラミックスの利用法を教えてください。

Aベストアンサー

まず「セラミックスとは何ぞや?」ですが、参考URLでの議論での私の回答をご覧ください。とりあえず最低限の説明は書いたつもりです。

不要になったセラミックスですが、基本的に不燃物ですので「燃えないゴミ」として処理されます。
砕いて新しい材料に再生して使うような材料もあります。
いわゆるトラディショナルセラミックス(やきもの)は、最後は土に帰ります。

日常使うセラミックスは人体や環境に害のあるものは少ないですが、一部鉛を含むもの(圧電材料など)などがあり、これらは鉛が環境に放出されないようそれなりの処分がされます。

「環境に優しい」セラミックス利用法ですが、
・素焼きの筒を河川などに沈めておくと微生物が住み着いて水質が浄化される(例えばhttp://www2.saganet.ne.jp/haniwa/kank_top.html)
・ディーゼルエンジン排気中の粉塵を捕捉する(例えばhttp://www.sei.co.jp/whatsnew/prs038_s.html)
等があります。(他にもたくさんあります。http://www.aist.go.jp/NIRIN/Dept/cera-ou/kankyou-cera/などもご参考に)

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=74405

まず「セラミックスとは何ぞや?」ですが、参考URLでの議論での私の回答をご覧ください。とりあえず最低限の説明は書いたつもりです。

不要になったセラミックスですが、基本的に不燃物ですので「燃えないゴミ」として処理されます。
砕いて新しい材料に再生して使うような材料もあります。
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Q日本学生支援機構 奨学金が留年で停止した場合

自業自得なのですがこの場合どこにお金を借りるのが妥当でしょうか?

消費者金融からの借り入れしか手段はないでしょうか。。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 自分で稼ぐことを考えるのが第一では?
 情報が不足しすぎていますが、後期の授業の履修だけで進級できるのであれば、前期は休学して昼のアルバイトもすることも可能です。

Qセラミックス加工について

 他の質問の回答を拝見して、セラミックスとはどういう物があるのかは分かりました。陶磁器やガイシ、ガラス等色々あるんですよね。
しかし、いまいちセラミックス自体がピンと来ません。と言うより理系は不得意分野なので・・・・。(^^ゞ

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一概には言えないと思いますが、セラミックス加工って、単純に木炭みたいに炭化させると言った訳ではないですよね?(^^ゞ

全くの無知で申し訳ございませんが、ご回答お待ちしております。

Aベストアンサー

>セラミックス加工により建材として
2つ可能性があります。
一つは.貝殻を粉砕(加工・成形)して.貝殻をカルシウム材料として使用する場合
もう一つは.貝殻の形状を保ったまま.表面に適当なガラスを塗り付けて焼く場合
です。建材ならば前者でしょう(セメント原料として北海道産ホタテ貝貝殻が使用されている)。
ただ.単に焼き(熱分解して).酸化カルシウムを主体とする石(アルミやけいせきも多少含まれているのでカルシウム系焼結体になります)にすると.貝の粒子は粗い粒子を有機物で押えているだけですから.表面がでこぼこになり.イオン交換機能が上昇してカルシウムが溶けやすくなり.凝集しやすくなることが見当つきます。

>下水汚泥焼却残渣、
これは.主に泥です。有機物を熱分解して残る泥(関東地方では関東ローム)に粘土鉱物を混ぜれば.見た目を気にしない建築材料として使用可能です。
>清掃工場焼却灰
これは.主要成分がカルシウムとアルミ(アルミ缶焼却物)です。粘土鉱物を適当に混ぜれば.見た目を気にしない(鉄(鉛など顔料)が含まれているので色が黒くなる)建築材料として使用可能です。

>セラミックス加工により建材として
2つ可能性があります。
一つは.貝殻を粉砕(加工・成形)して.貝殻をカルシウム材料として使用する場合
もう一つは.貝殻の形状を保ったまま.表面に適当なガラスを塗り付けて焼く場合
です。建材ならば前者でしょう(セメント原料として北海道産ホタテ貝貝殻が使用されている)。
ただ.単に焼き(熱分解して).酸化カルシウムを主体とする石(アルミやけいせきも多少含まれているのでカルシウム系焼結体になります)にすると.貝の粒子は粗い粒子を有機物で押えてい...続きを読む

Q材料力学はどう役立つか

材料力学を独学し始めた者です。
材料力学はどんな業務においてどんなふうに役立つのでしょうか。
高校生にもわかる言葉で教えてください。

Aベストアンサー

こんばんは。

材料力学はその名の通り、材料の強さを考える学問です。
機械や構造物が壊れないで正常に作動したり、その場に
存在し続ける為の基礎となる学問です。

よって上の検討(壊れない)をしなければならない分野に
ついてすべてに応用が利きます。
(ビル・橋梁~機械部品~義肢)

因みに私は鋼製物品棚のメーカーの開発部門に所属して
いますがやはり製品の強度検討には「材料力学」の
知識はかなり役に立っています。

高校生の方とのことですが、材料力学の基礎となります
数学・物理学をよく習得されますと、材料力学により
馴染みやすくなりますのでそちらにもご興味をお持ちに
なられたらいいかと存じます。

参考URL:http://yasuhiroc101.ed.shizuoka.ac.jp/matsu/Strength_Mat/home.html

Qセラミックス材料

セラミックス材を使って機械部品を作りたいのですが、セラミックスにも他の材料のように規格材ってあるのでしょうか?また、セラミックス加工をしている会社で短納期に対応してくれるところがあれば教えてください。

セラミックスは温度変化がなく、軽量・高強度という点から使用を考えていますが、他にもいい材料があれば教えてください。

Aベストアンサー

「セラミックス」という用語は、包含する範囲で言えば「金属」程度の漠然としたものでしかないのです。金属がさらに鉄>鋳鉄>ねずみ鋳鉄・・・などと細かく分かれているのと同様、セラミックスも多くの材料に分かれます。

構造用セラミックス(機械部品用セラミックス)でよく用いられるのはアルミナ(Al2O3)、窒化ケイ素(Si3N4)、ジルコニア(ZrO2、安定化品含む)、炭化ケイ素(SiC)などです。構造用セラミックスにはJIS規格材のようなものはありません。ただし各材料メーカが数種のグレードの材料を標準品として作っていますので(例えば[1])、そこから条件に合うものを選ぶことはできます(これが実質的に「規格材」ということになるかと思います)。どのグレードを選んでよいか分からなければ、注文の際に必要とする条件を詳細に伝えれば適切なアドバイスを受けられます。

軽量、耐熱性、強度が必要ならば材質はアルミナ[2]か窒化ケイ素[1]のどちらかになるでしょう。コストを重視するならアルミナ、性能を重視するなら窒化ケイ素が適しています。値段は部品の形状(=加工の難易)、材質のグレードなどで変動しますので一概に答えられませんが、原料価格で言えばアルミナは500円/kgくらい、窒化ケイ素は1万円/kgくらいですので目安にして下さい。(これに焼成費用と加工費用が加算されたものが部品の値段になるわけです)

「短納期」が具体的にどれくらいの時間を意図しておいでか分かりませんが、セラミックスの加工は金属の加工と異なり時間がかかることは承知しておいてください。どれくらい時間がかかるかはその部品の複雑さによりますので一概にはお答えできません。在庫の板材を切り出して表面を研摩した程度の部品なら1週間以内でできることもあります。逆に複雑形状の部品は1,2ヶ月程度かかることもあります。

まずは[3]に挙げたようなセラミックス加工メーカーに相談されてみてはいかがでしょう。材料・グレードの選定についてのアドバイスもしてくれます。セラミックス材の在庫を持っているメーカーも多いですし、在庫として持っていなくても取り寄せて加工してくれます。量産だけでなく少数の試作加工にも対応してもらえます。納期についても併せて相談してみて下さい。

セラミックスは一般に「硬い」「耐薬品性に優れる」「ヤング率が高い(変形しにくい)」「高温に耐える」「軽い」「熱膨張率が小さい」などの特長を持ちますが、一方で「コストが高い」「加工が難しい」「割れる(圧縮応力には強いが、引張り応力に弱い)」「特性のばらつきが大きい」などの欠点もあります。これらの点をよく承知の上でお使い下さい。

「他にもいい材料」とのことですがこちらは、具体的な使用条件を「温度範囲は○℃から○℃まで」「耐薬品性必要」「強度は○MPa以上要」「絶縁物であること」などと詳しく書いて頂かないと、残念ながらアドバイスのしようがありません。

[1] 窒化ケイ素の物性(東芝の例)
http://www3.toshiba.co.jp/ddc/cera/homepage/kozouFC.htm

[2] アルミナの物性(三井鉱山マテリアルの例)
http://www.mitsui-mmc.co.jp/pages/en-cera.html

[3]加工メーカーの例
-大塚精工(株)
http://homepage3.nifty.com/business/ohtsuka/info/index.htm
-(株)ティーディーシー
http://www5a.biglobe.ne.jp/~TDC/index.htm
-ヨコハマセラミックス(株)
http://www.yokocera.co.jp/sinsozai.htm
他にも適当な検索ページで「セラミックス 加工」などのキーワードで探せば多くの会社が見つかります。

「セラミックス」という用語は、包含する範囲で言えば「金属」程度の漠然としたものでしかないのです。金属がさらに鉄>鋳鉄>ねずみ鋳鉄・・・などと細かく分かれているのと同様、セラミックスも多くの材料に分かれます。

構造用セラミックス(機械部品用セラミックス)でよく用いられるのはアルミナ(Al2O3)、窒化ケイ素(Si3N4)、ジルコニア(ZrO2、安定化品含む)、炭化ケイ素(SiC)などです。構造用セラミックスにはJIS規格材のようなものはありません。ただし各材料メーカが数種のグレードの材料を標準品として...続きを読む

Q「向上心」を保つために

戦後、日本の発展の礎は向上心かと思いまして、質問します。
向上心は
・努力すれば報われるとの確信があること。(努力しても身分制度などで壁が有ってはだめ)
・現在、恵まれていないこと。(努力しなくてもいい生活が出来れば努力の必要がない)
などの条件のもとに育つのだとも考えられます。

他に、向上心の条件はあるでしょうか。
今後、向上心を保つにはどうしたらよいでしょうか。
(個人的にでも、日本人が、でもいいです)

Aベストアンサー

適当な評価手段、評価基準が存在すること。本人が死んでから評価されたなんてことも世の中ありますからね。

進路が複数、用意され、多くの者に向上の機会があること。登竜門が狭く一つだけなら、多くの者はあきらめざるを得ません。

敗者復活の機会があること。敗者が再び挑戦することができなければ、人は危険を回避することだけを考えるようになる。

最下層の存在。落ちぶれるとどうなるか危機感を感じることで向上心が生まれる。人間は最下層に落ちぶれると努力する意欲を無くすので、さらに下がいるという認識は必要である。

年功序列の排除。いつ後発の者に抜かれるかという危機感がないと。安住に浸ることになる。

Qセラミックスについて

セラミックスとは、どういう物なのですか?
また、どういう特性があるのですか?
あと、セラミックスがどういう形でどのようなモノに
応用されているのかを教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

セラミックスといわれても範囲が非常に広いですので、詳しくは各種の参考書に譲るとしまして、ざっと「セラミックスとはなにか」ということについてお話します。

定義の仕方はいろいろありますが、少し専門的に言うならば「共有結合性の高い無機物質」と考えておけばよいでしょう。もちろんセラミックスの分野で扱う材料はもう少し幅広いものですが。
セラミックスは身近な材料で、一日をセラミックスのお世話にならずに過ごすことはまず不可能です。まず茶碗がそうですし、自動車に乗るならエンジンのスパークプラグや酸素センサ、携帯電話だって中にセラミックスを圧電素子などがたくさん入っています。ガラスやコンクリートだってセラミックスの分野とオーバーラップしています。

セラミックス共通に見られる性質としては
・硬い
・もろい
・軽い
・高熱に耐える(ものが多い)
があります。これはいずれもセラミックスの構成元素や結晶構造に起因するものです。そのほか非線形光学効果や圧電特性・磁気特性などで、他の材料は持ち合わせないユニークな特性をもつ材料が多いのも特徴です。

応用は主に3つに分けられ
(1)構造材料 例えば碍子 切削工具 半導体製造治具/材料はジルコニア、アルミナ、炭化ケイ素など
(2)機能材料 例えば圧電素子 非線形抵抗 光学素子 フェライト磁石/材料はチタン酸バリウムやニオブ酸リチウム、酸化亜鉛など
(3)生体材料 例えば人工骨、人工歯骨など/材料は水酸化アパタイト、アルミナなど
があります。

また「トラディショナルセラミックス」「ファインセラミックス」という分け方をすることもあります。前者は天然原料を使ったもので茶碗やレンガなどがこれです。後者は人工の原料を使うものでタービンロータ(窒化ケイ素)や絶縁碍子(アルミナ)が挙げられます。

セラミックスといわれても範囲が非常に広いですので、詳しくは各種の参考書に譲るとしまして、ざっと「セラミックスとはなにか」ということについてお話します。

定義の仕方はいろいろありますが、少し専門的に言うならば「共有結合性の高い無機物質」と考えておけばよいでしょう。もちろんセラミックスの分野で扱う材料はもう少し幅広いものですが。
セラミックスは身近な材料で、一日をセラミックスのお世話にならずに過ごすことはまず不可能です。まず茶碗がそうですし、自動車に乗るならエンジンのスパー...続きを読む

Q横の写真で、すみません 場合の数でこの3つの問題が分かりません 解き方を教えて頂けたら嬉しいです 高

横の写真で、すみません
場合の数でこの3つの問題が分かりません
解き方を教えて頂けたら嬉しいです
高一の場合の数です

Aベストアンサー

(5) (5+4)人の中から4人を選ぶ、全体の数から、男子(5人)だけ4人を選ぶ数を引けば、最低1人は女子が入っている数になります。


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