曲げ強度の比較研究:窒化アルミニウムと酸化アルミニウムのセラミックス比較

曲げ強さとは一般に、曲げ荷重を受けた際の材料の破壊に対する抵抗力のことである。どちらの材料も優れた特性を持っていますが、純度や焼結プロセスの違いにより、曲げ性能は異なります。本日は、窒化アルミニウムセラミックスとアルミナセラミックスについて、一般的に使用されているスパン40mm、断面寸法4mm×3mm程度の引張試験機を用いて試験を行い、それぞれが破断するまでに耐えられる力を求めます。この値が曲げ強さである。.

アルミナと窒化アルミニウム

窒化アルミニウムの曲げ強度

各試験片が完全に一貫した条件下で試験されるよう、両材料とも同じ負荷速度、負荷点の間隔、試験環境を用いて試験を行いました。まず、窒化アルミニウムセラミックを引張試験機に取り付け、試験を開始しました。.

クランプ窒化アルミニウムセラミック
窒化アルミニウムセラミック試験において

試験でわかるように、窒化アルミニウムにかかる力は増加し続け、窒化アルミニウムセラミックは348Nで破断しました。.

プロジェクト窒化アルミニウム
幅(mm)4
厚さ(mm)3
ボトムスパン (mm)36
最大力 (N)348
最大曲げ強さ(MPa)522

アルミナの曲げ強さ

アルミナセラミックもクランプされ、テストが始まった。.

アルミナセラミックスがクランプされている。.
アルミナセラミックスの試験開始

同じ3点曲げ試験条件下で、窒化アルミニウムはより高い荷重に耐え、より高い曲げ強度を示すことがわかる。酸化アルミニウムは相対的に低いものの、通常の材料特性の範囲内である。.

 

プロジェクトアルミナ
幅(mm)4
厚さ(mm)3
ボトムスパン (mm)36
最大力 (N)253
最大曲げ強さ(MPa)380

結論

窒化アルミニウムは酸化アルミニウムよりも曲げ耐性に優れていますが、設計上の決定は、曲げ強度だけでなく、熱機械特性、誘電特性、コスト、製造性などを考慮する必要があります。.