セラミック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

陶瓷先进纤维增强复合材料冲击与热震断裂研究

• 批准号: 03213205
• 负责人: 武田 展雄
• 金额: $ 1.28万
• 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: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03213205/
• 关键词: セラミックス; 熱衝撃; 気体吹き付け法; 熱応力; 熱伝達係数; 熱応力拡大係数

セラミックスおよびその複合材料は脆性材料であるため,その耐熱衝撃性が問題となるが,熱衝撃問題に対する定量評価は困難である。特に一般的な水中急冷法では熱境界条件が変化するという大きな問題がある。そこで本研究では熱衝撃実験中の熱境界条件を正しく知ることを試みた。即ち,気体吹き付け法により試料表面の熱伝達係数を一定に保った新しい実験装置システムを構築した。これにより,材料定数の温度依存性を考慮して正確に非定常熱応力を計算できるようにした。試料の加熱には赤外線電気炉を用い,最高加熱温度は約1400℃である。温度の制御はマルチプログラマブル温度コントロ-ラ-によって行う。ガスボンベより供給された窒素ガスを試料周囲の4本のノズルから吹き付けることにより試料を冷却する。なお流量は200リットリ/min以上,ノズル出口での流速は80〜100m/secである。また,真空排気及び真空排気後のアルゴンガス置換が可能である。熱伝連係数hは層流では,h=640W/m^2・K,剥離流ではh=460W/m^2・Kと推定された。具体的には,ボロシリケ-トガラスでは,ビオ係数β=2.3であり,温度差△T=600Kのとき,σ_<max>=39MPaとなる。この値は材料の破壊強度程度であり,平滑材でも一回の熱衝撃で損傷が生じる。一方アルミナで△T=500Kのとき,熱伝導率k=10.7W/m・K(515℃)に対して,β=0.21,σ_<max>=65MPaである。この値はアルミナの破壊強度σ_f=390MPaよりはるかに小さい。従って,アルミナを用いる場合,熱衝撃疲労試験,もしくは,き裂材を用いて熱応力拡大係数で評価する必要があることがわかった。新しい実験装置による両材料についての実験は現在進行中である。

In this paper, the brittle materials, the brittle materials and the brittle materials. The general method of rapid cooling in water is used to determine the boundary conditions. In this study, we need to know about the boundary conditions in this study. That is, it is necessary to ensure that the number of materials on the surface of the material is higher than that of the new equipment. The temperature dependence test of the fixed number of materials is correct. The unsteady force is calculated correctly. The maximum heating temperature is about 1400 ℃. The temperature is controlled by the temperature system. It is necessary to supply asphyxiant to the material week. This equipment is used to cool the material. The flow rate is more than 200km

项目成果

N.Takeda,O.Chen,T.Kishi,W.Tredway,K.Prewo: "Acoustic Emission Characterization of the Fracture Mechanism of a High Compliant,Glass‐Matrix Composite" Engineering Fracture Mechanics. 40(4/5). 791-799 (1991)

N.Takeda、O.Chen、T.Kishi、W.Tredway、K.Prewo：“高柔顺玻璃基复合材料断裂机制的声发射表征”工程断裂力学 40(4/5)。 -799 (1991)

K.Ogi,N.Takeda,O.Chen: "Fracture Process of Discontinuous Fiber Glass Matrix Composite with Thermal‐Shock Induced Damages" Proc.1st Int.Symp.Science of Engineering Ceramics. 411-416 (1991)

K.Ogi、N.Takeda、O.Chen：“热冲击引起损伤的不连续玻璃纤维基复合材料的断裂过程”Proc.1st Int.Symp.Science of Engineering Ceramics 411-416 (1991)。

N.Takeda,O.Chen,T.Kishi,K.Prewo: "Matrix Microcracking Damage Characterization of Discontinuous Carbon Fiber Reinforced Glass‐Matrix Composites" Composites:Design,Manufacture,and Application,SAMPE. 27-I-1-27-I-8 (1991)

N.Takeda、O.Chen、T.Kishi、K.Prewo：“不连续碳纤维增强玻璃基复合材料的基体微裂损伤表征”复合材料：设计、制造和应用，SAMPE 27-I-1-27-。 I-8 (1991)

P.G.Karandikar,TーW.Chou,O.Chen,N.Takeda,T.Kishi: "Microcracking and Changes in Elastic Moduli of Random,Discontinuous Celion Graphite‐Borosilicate Glass Composites" Ceram.Eng.Sci.Proc.12(7ー8). 1462-1482 (1991)

P.G.Karandikar、T-W.Chou、O.Chen、N.Takeda、T.Kishi：“随机、不连续 Celion 石墨-硼硅酸盐玻璃复合材料的微裂纹和弹性模量变化” Ceram.Eng.Sci.Proc.12(7 -8 ）1462-1482（1991）。