連続繊維強化金属基複合材料のクリープ強度に関する研究

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本研究では、連続繊維強化金属基複合材料SCS/Beta21S(繊維体積率38%)のクリープ強度について検討するため、クリープ試験を500℃で実施し、クリープ試験中のゲージ部の伸びとともにAE(Acoustic emission)発生を測定した。また、クリープ試験終了後に試験片の外側マトリックス部をエッチングにより除去し、繊維の損傷状態を走査型電子顕微鏡により観察した。このほか、繊維単体の引張試験を実施し、繊維強度の分布を調べた。これらの試験・観察の結果、次の知見が得られた。1. 破断ひずみは負荷応力および破断時間に依存せず、ほぼ一定(0.8〜9.95%)となったが、クリープ試験中に発生したAE累積カウント数は破断時間の長い試験ほど多くなった。2. 上に述べたAE累積カウント数と繊維の損傷状態とは相関があり、AEの累積カウント数が多かった試験片ほど繊維の損傷状態が著しかった。なお、2000時間ほどで中断した試験では、AEの累積カウント数が少なく、繊維の損傷も端部近傍を除けばほとんど観察されなかった。3. 繊維の引張試験の結果から繊維の束強度を算出し、これに基づいてクリープ強度を推定したところ、実験結果の傾向と一致した。すなわち、このクリープ強度より高い応力ではかなり短時間でクリープ破断したが、これより低い応力ではクリープ試験を約2000時間行ったにもかかわらず伸びひずみは小さく、クリープ破断は生じる傾向になかった。