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セラミックス系先端繊維強化複合材料の衝撃および熱衝撃破壊に関する研究

陶瓷基先进纤维增强复合材料冲击与热冲击断裂研究

基本信息

批准号：
02229205
负责人：
武田展雄
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02229205/
关键词：
セラミックス複合材料熱衝撃超音波顕微鏡 AE 破壊メカニズム

项目摘要

繊維強化ガラス基複合材料はセラミック系複合材料の中でも最も実用に近い材料である。本年度の研究では,高破断歪,高柔軟性をもつランダム配向短繊維化ガラス基複合材料の熱衝撃特性,とくに熱衝撃後の破壊メカニズムの検討を行った。面内ランダム配向不連続カ-ボン繊維シ-トを用い,溶剤中に研濁したボロシリケ-トガラス粉末のスラリ-中を通した後,乾燥・積層し,ホットプレスを施し複合材料板を作製した。繊維はほぼ2次元ランダム配向している。繊維体積含有率は30〜35%,空孔体積率は1〜3%である。成形温度の異なる2種類の試験板(611,634)を製作したが,前者は後者にはない微小なマトリックス亀裂がランダムに発生している。試験片を赤外線加熱炉で所定の温度にまで加熱し、水中急冷により熱衝撃損傷(△T=550℃)を与えた。次に損傷後の引張り応力(荷重)ー歪線図を測定した。またAE測定,解析も行った。熱衝撃後のマトリックス亀裂はほぼ面内ランダムに発生いていた。超音波顕微鏡(SAM)観察によると,マトリックス亀裂は表面部にのみ存在し,繊維/マトリックス界面の剥離も引き起こしていた。熱衝撃を受けていない634試験片の引張り応力ー歪線図は著しい非線形性を示すが,(1)初期弾性域,(2)降伏域,(3)擬加工硬化域の3段階に分けられる。このような降伏現象は,比較的低応力時から全幅にわたる荷重方向に垂直なマトリックス亀裂が発生することによることが知られている。これに対し,予め微小なマトリックス亀裂がランダムに発生している611試験片では,降伏現象は暖やかに生じており,単なるknee(屈曲)点が見られる。また,熱衝撃後の634試験片では初期弾性率は熱衝撃後やや低下するだけであるが,降伏現象は緩やかに生じており,むしろ611試験片の挙動に近い。引張り試験中の累積AE事象数,AE振幅分布の変化も,以上の観察結果とよく対応した。

Fiber-reinforced glass matrix composites are the most practical of all glass matrix composites. This year's research focuses on the thermal shock characteristics of oriented short-dimensional glass matrix composites with high fracture and high flexibility, and on the thermal shock resistance after thermal shock. The in-plane alignment is not continuous, and the solvent is ground into powder, and then dried, laminated, and applied to the composite plate. The second dimension is the alignment of the first dimension. The content of vitamin by volume is 30 ~ 35%, and the void volume ratio is 1 ~ 3%. Two types of test plates (611, 634) were produced at different molding temperatures, the former and the latter at different temperatures. The sample is heated at a given temperature in an infrared furnace, quenched in water, and damaged by thermal shock (△T=550℃). The tension force (load) after secondary damage is measured. AE determination, analysis and analysis. After thermal shock, the crack occurs in the in-plane. Ultrasonic micromirrors (SAM) detect the presence of cracks on the surface and the separation of the interface. 634. Non-linear behavior of tensile stress of test piece under thermal shock: (1) initial strength region,(2) yield region,(3) three-stage distribution of work hardening region. This phenomenon is similar to that of low pressure when the load direction is vertical. In this case, the knee(buckling) point can be seen in the 611 test piece. After thermal shock, 634 test pieces have a lower initial rate of degradation than after thermal shock, and the degradation phenomenon has a lower rate of degradation than before. The cumulative AE event number and AE amplitude distribution in the test were analyzed.