Application of ultrasonic measurement on small-sized ceramic sample

小型セラミックス試料への超音波測定の適用

芹澤 弘幸  ; 加治 芳行  

Serizawa, Hiroyuki; Kaji, Yoshiyuki

多結晶MgO試料の縦波・横波同時音速測定を実施し、弾性係数,デバイ温度及びグリューナイゼン定数の温度依存性を298Kから1764Kの温度範囲で測定した。セラミックス試料と導波体を接続し、試料部分に音波を伝えるための媒体として、アルミ箔を使用した。アルミは、固体でも液体でも音波を伝達する媒体として使用できることが判明した。温度の上昇とともにMgOの弾性率は一様に減少した。一方、グリューナイゼン定数及びポワソン比は増加した。この変化は、イオン結合の強さの変化に対応している。デバイ温度は温度の上昇とともに減少したが、これは熱膨張により、試料が仮定されている理想的な連続弾性体からずれだしたことを示している。本研究で得られたグリューナイゼン定数は、わずかながら温度とともに上昇していた。

The longitudinal and transverse wave velocities of polycrystalline MgO were successfully measured simultaneously and five types of elastic moduli, the Debye temperature, and the Gruneisen parameter were evaluated as functions of temperature from 298 K to 1764 K. An aluminum foil was used as a couplant between the MgO specimen and waveguide. Both acoustic waves were successfully propagated into the specimen through the solid and liquid aluminum layers. In particular, no influence of melted aluminum foil on the acoustic wave velocities was observed. With increasing temperature, the Young's, shear, and bulk moduli decreased monotonically and the Gruneisen parameter and Poisson's ratio increased monotonically, which indicated a decrease in the ionic bonding strength. The Debye temperature decreased almost linearly with increasing temperature, which showed the effect of thermal expansion.