マイクロインデンテーションの研究および品質管理

岩石力学は、岩石の力学的挙動を研究する学問であり、鉱業、掘削、貯水池生産、土木建設産業で応用されています。機械的特性を正確に測定できる高度な計測機器により、これらの産業では部品や手順の改良が可能です。岩石力学をミクロのスケールで理解することで、品質管理の手順を確実に実行することができます。

測定目的

このアプリケーションでは Nanovea 機械試験機 鉱物岩サンプルのビッカース硬度 (Hv)、ヤング率、および破壊靱性を測定します。この岩は黒雲母、長石、石英で構成されており、標準的な花崗岩の複合材料を形成しています。それぞれが個別にテストされます。

結果および考察

このセクションでは、異なる試料の主な数値結果を比較した要約表と、実施した各圧痕を含む完全な結果リスト（可能な場合は圧痕の顕微鏡写真付き）を掲載しています。これらの全結果は、硬度とヤング率の測定値を押し込み深さ（Δd）として、その平均値と標準偏差を表示しています。なお、表面粗さが圧痕と同じ大きさの範囲にある場合、結果に大きなばらつきが生じる可能性があることを考慮する必要があります。

硬度と破壊靭性の主な数値結果の概要表

まとめ

ナノベアメカニカルテスターは、鉱物性岩石の硬い表面で再現性と正確な圧痕結果を実証しています。花崗岩を形成する各材料の硬度とヤング率は、深さ対荷重の曲線から直接測定されました。表面が粗いため、より高い荷重で試験を行うことになり、微小亀裂が発生する可能性がありました。このマイクロクラックが、測定値のばらつきの原因になっていると思われます。試料表面が粗いため、標準的な顕微鏡観察ではクラックを認識することができませんでした。そのため、クラックの長さを測定する必要がある従来の破壊靭性数値の算出は不可能である。その代わりに、荷重を増加させながら、深さ対荷重曲線の転位からクラックの発生を検出するシステムを使用した。

破壊閾値荷重は破壊が発生した荷重で報告された。単に亀裂の長さを測定する従来の破壊靭性試験とは異なり、閾値破壊が始まる荷重が得られます。さらに、制御された厳密な監視環境下での硬度測定により、様々なサンプルを比較するための定量的な値として使用することができます。