JP4306554B2 - 接着剤層内部の応力分布の測定方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、材料の接着剤層内部の応力分布を測定する方法を提供することにある。
本発明は、被接着体である第1材料と第2材料を接着剤によって接着させ、外部から機械的な応力を加えて、接着剤で作る接着剤層の応力分布を測定する方法を提供する。本発明の接着剤層内部の応力分布の測定方法は、接着剤には、機械的なエネルギーを光エネルギーに変換して発光する応力発光材料を混入させ、外部から機械的な応力又はひずみの変化が加えられたとき、応力発光材料が発光し、この発光を測定手段によって測定することを特徴とする。
この応力発光材料は、外部から機械的な応力又はひずみの変化によるエネルギーを光エネルギーに変換する材料からなることが好ましい。
この応力発光材料は、ストロンチウム及びアルミニウム含有複合金属酸化物を母体材料として用い、それに希土類金属又は遷移金属を発光中心としてドープさせたものである、たとえば、xSrO・yAl2O3・zMO(Mは二価金属、Mg、Ca、Ba、x、y、zは整数である)、xSrO・yAl2O3・zSiO2(x、y、zは整数である)を上げることができる。SrMgAl10O17:Eu、(SrXBa1-x)Al2O4:Eu(0<x<1)、SrAl2SiO7:Euなどが望ましい。特に応力発光材料は、欠陥制御型ユーロピュウム賦活アルミン酸ストロンチウム(SrAl2O4:Eu)を主成分とするセラミック粉体であることが好ましい。
測定手段によって測定された発光の発光分布を解析することによって、接着剤の亀裂した部分を特定すると良い。更に、この解析により亀裂の端部を特定すると良い。
更に、第1材料又は前記第2材料は、応力発光材料が発光する周波数に対して透過特性を有すると良い。測定手段は、第1材料又は第2材料を透過した発光を測定し、接着剤の亀裂した部分、その端部を特定すると良い。
被接着体は、発光の周波数に対して透過特性を有しないときは、第1材料と第2材料の間の接着剤層から発光される発光を測定手段によって測定し、接着剤の亀裂した部分、その端部を特定すると良い。
また更に、発光を肉眼でも確認するためには、応力発光材料は可視光を発光する希土類金属又は遷移金属をドープした材料であることが好ましい。
接着継手の接着剤に応力発光材料を混入し、接着剤層内における応力分布を測定できた。透明な被接着体を用いることで、接着剤層内の応力分布を測定することが可能になった。
高輝度の応力発光材料を用いて測定を行うことにより、従来困難であった接着剤層内応力分布の可視化が可能となった。
接着剤の分布を知ることができ、接着剤の亀裂を把握することが可能になった。
母体材料としては、メリライト構造、FeS2構造、ウルツ構造、スピネル構造、コランダム構造又はβ−アルミナ構造を有する酸化物、硫化物、炭化物又は窒化物が掲げられる。この母体材料にドープされる発光中心としては、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの希土類イオン、およびTi、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Mo、Ta、Wの遷移金属イオンのうちの1種類以上を用いることが好ましい。
この応力発光材料は、ストロンチウム及びアルミニウム含有複合金属酸化物を母体材料として用い、それに希土類金属又は遷移金属を発光中心としてドープさせたものである。たとえば、xSrO・yAl2O3・zMO(Mは二価金属、Mg、Ca、Ba、x、y、zは整数である)、xSrO・yAl2O3・zSiO2(x、y、zは整数である)を上げることができる。SrMgAl10O17:Eu、(SrXBa1-x)Al2O4:Eu(0<x<1)、SrAl2SiO7:Euなどが望ましい。発光を肉眼でも確認するためには、応力発光材料は可視光を発光する希土類金属又は遷移金属をドープした材料であることが好ましい。特に応力発光材料は、欠陥制御型ユーロピュウム賦活アルミン酸ストロンチウム(SrAl2O4:Eu)を主成分とするセラミック粉体であることが好ましい。
試験片1をその両端から応力負荷手段7の把持部8,9によって固定する。そして、応力負荷手段7によって、一定の繰り返しサイクルで荷重を加える。この外部の応力によって、接着剤4に含まれる応力発光材料が発光し、光波を発生する。発光された光波を、受信手段10によって受信又は撮影する。受信又は撮影された画像又は映像を解析手段11によって解析し、応力発光材料の発光する様子や、その発光する周波数等が分かる。
この解析によって、接着剤4がどのように分布しているかがわかる。特に、接着剤4に亀裂が生じたりすると、この亀裂部分から発光されないため、接着剤4の亀裂を把握することが可能である。亀裂の端部を把握し、その傾向を把握することも可能である。
2…第1材料
3…第2材料
4…接着剤
7…応力負荷手段
8、9…把持部
10…受信手段
11…解析手段
Claims (10)
- 被接着体である第1材料と第2材料を接着剤によって接着させ、外部から機械的な応力を加えて、前記接着剤で作る接着剤層の応力分布を測定する方法において、前記接着剤には、応力発光材料を混入させ、前記応力又はひずみの変化が加えられたとき、前記応力発光材料が発光し、前記発光を測定手段によって測定する
ことを特徴とする接着剤層内部の応力分布の測定方法。 - 請求項1において、
前記応力発光材料は、前記応力又は前記ひずみの変化によるエネルギーを光エネルギーに変換する材料からなることを特徴とする接着剤層内部の応力分布の測定方法。 - 請求項1又は2において、
前記応力発光材料は、ストロンチウム(Sr)及びアルミニウム(Al)含有複合金属酸化物を母体材料とし、前記母体材料に希土類金属又は遷移金属を発光中心としてドープさせた
ことを特徴とする接着剤層内部の応力分布の測定方法。 - 請求項1から3の中から選択されるいずれか1つの項において、
前記応力発光材料は、
欠陥制御型ユーロピュウム賦活アルミン酸ストロンチウム(SrAl2O4:Eu)を主成分とするセラミックである
ことを特徴とする接着剤層内部の応力分布の測定方法。 - 請求項1から4の中から選択されるいずれか1つの項において、
前記応力発光材料は、粒径1〜10μmの粉体である
ことを特徴とする接着剤層内部の応力分布の測定方法。 - 請求項1から5の中から選択されるいずれか1つの項において、
前記測定手段によって測定された前記発光の発光分布を解析することによって、前記接 着剤の亀裂した部分を特定する
ことを特徴とする接着剤層内部の応力分布の測定方法。 - 請求項6において、
前記解析により前記亀裂の端部を特定する
ことを特徴とする接着剤層内部の応力分布の測定方法。 - 請求項1から7の中から選択されるいずれか1つの項において、
前記第1材料又は前記第2材料は、前記発光の周波数に対して透過特性を有する
ことを特徴とする接着剤層内部の応力分布の測定方法。 - 請求項8において、
前記測定手段は、前記第1材料又は前記第2材料を透過した前記発光を測定する
ことを特徴とする接着剤層内部の応力分布の測定方法。 - 請求項6又は7において、
前記被接着体は、前記発光の周波数に対して透過特性を有しないとき、
前記測定手段によって測定された前記発光は、前記第1材料と前記第2材料の間の前記接着剤層から発光される前記発光であることを特徴とする接着剤層内部の応力分布の測定方法。
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