セラミック曲げ強度試験治具 (ASTM C1161)

型番：WTF-CF（ステンレス製）

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図1：セラミック製の曲げ強度試験治具（フルアーティキュレーション）。

セラミックの曲げ強さ試験は、主にASTM規格C1161（参考文献1）によって規定されています。このASTM規格では、20mm、40mm、80mmの3種類の支持スパンに対応する特定の試験片サイズを定義しており、それぞれConfigurations A、B、Cと呼ばれています。これらの構成では、それぞれ厚さ1.5mm、3.0mm、6.0mmの試験片を使用します。3点または4点荷重で、半関節または全関節の試験治具を使用することができる。アーティキュレーションの目的は、試験片が焼成されたままの状態で試験されることが多いため、試験片のねじれや平面度の不足に対応することである。

図1に示すように、4点で完全関節型のローディングを行う構成Bが、圧倒的によく使用される構成である。 フィクスチャーの複雑さ、ひいてはコストが完全関節型ローディングの場合と比べてさほど変わらないため、半関節型ローディングを使用する理由はほとんどない。 セミアーティキュレーテッド・フィクスチャーの例をFig.2に示す。

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図2：半関節式3点曲げ治具（左），半関節式4点曲げ治具（右）。

また、セラミックスとその複合材料の曲げ試験に関するASTM規格が他にもあります。 例えば、ASTM C1341（参考文献2）は、特にセラミック複合材料に対応しています。 この規格では、さまざまな試験片サイズと支持スパン/試験片厚さ比が認められています。 3点荷重と4点荷重の両方を使用することができます。

ASTM C 1211（参考文献3）は、ASTM C1161を拡張したもので、高温での試験用です。ASTM C1421 (参考文献4)は、破壊靭性試験のための拡張版である。 ただし、試験治具はASTM C1161のものと同じです。Wyoming Test Fixturesは、これらの規格に対応した試験治具の設計・製作が可能です。

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図3：ミニチュア版セラミック曲げ試験治具

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図4：4点曲げ試験のミニチュア版

追加情報のソース。

1) ASTM Standard C 1161-13 (2013), "Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature," American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (初版は1990年).

2) ASTM Standard C 1341-13 (2013), "Flexural Properties of Continuous Fiber-Reinforced Advanced Ceramic Composites", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (初版は1996年).

3) ASTM Standard C 1211-13 (2013), "Flexural Strength of Advanced Ceramics at Elevated Temperatures", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania（1983年に発行されたMIL-STD 1942の更新版として1990年に初版が発行された）。

4) ASTM Standard C 1421-10 (2010), "Determination of Fracture Toughness of Advanced Ceramics at Ambient Temperature," American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (1999年に初版発行).