99アルミナセラミックスの加工硬度と脆性について

99アルミナセラミックスとは、アルミナ含有量が99%を超えるエンジニアリングセラミックスを指す。99アルミナセラミックス材料は比較的に高い硬度と強度を有し、航空宇宙、石化などの分野に広く応用されている。では、99アルミナセラミックスの加工硬度と脆性はどのくらいなのでしょうか。

99アルミナセラミックスの加工硬度

AL 203には主にα、β、γの3つの結晶形態がある。ここで、α−AL 203結晶の形態は比較的安定であり、1300℃でI 3とγ結晶はほとんどα結晶に転化した。

α−AL 203の結晶形態において、アルミニウムイオンと酸素イオンとの間に形成される原子結合の多くは共有結合、イオン結合または混合結合であり、原子間結合エネルギーが高く、方向性が強い。

99アルミナセラミックスの硬度は炭化物硬質合金の硬度に相当し、鋼の硬度より数倍高い。一般に、高純度アルミナセラミックスの密度は3980（Kg−m 4）である。

引張強度は260（MPa）に達し、弾性率は350〜400（GPa）の間にあり、圧力強度は2930（MPa）である。特にその硬度は99 HRAに達することができる。99アルミナセラミックスの強度と硬度が低下した。

実験サンプルの測定によると、室温硬度も70 HRAに達した。

99アルミナセラミックスの加工脆性

通常、アルミナセラミックスの微細構造は等軸結晶粒とイオンまたは共有結合からなる多結晶構造からなり、破壊靭性が低い。

外部荷重によって、応力はセラミックス表面に微細な亀裂を発生させ、これらの亀裂は急速に伝播し、脆性破壊を引き起こす。そのため、アルミナセラミックスの切断過程では、セラミックス表面に小さな亀裂が発生する崩壊現象がよく見られる。

崩壊現象の発生原因

（1）材料の切断部分と加工表面との分離は、通常の切断の結果ではなく、引張破壊に起因する。

（2）押出及び切削変形による亀裂は、通常、ワーク表面に沿って下方に伝播する。このとき、切削引張応力により、切削と接着されたワーク基材とが一緒にはがれ、破断現象となる。

引張応力が大きいほど崩壊現象が深刻になり、ワーク全体の無駄使いにつながる可能性があることに注意してください。