マルチプルクラックひずみ硬化挙動を利用した延性セラミック,ガラスの開発

利用多裂纹应变硬化行为开发延性陶瓷和玻璃

• 批准号: 05855013
• 负责人: 橋田 俊之
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855013/
• 关键词: 複合材料ド; 短繊維; マルチプルクラック; 準ひずみ硬化挙動; 材料設計モデル; マイクロメカニックス; セラミック; 発泡ガラス

本研究は、短繊維複合によりマトリックスにマルチプルクラックを誘起し、準ひずみ硬化特性を有する素材を開発することが目的であり、素材の合成技術の開発に加えて、特に材料微視組織と巨視的破壊特性をリンクしたマイクロメカニックスに立脚した材料開発手法に関する研究を行った。破壊力学的結合力モデルに立脚し、繊維ブリッジング応力-き裂開口変位関係に基づく材料設計モデルを鋼製した。これによりマルチプルクラックを誘起するための適切な繊維パラメータ(寸法、剛性、含有率)とマトリックスパラメータ(靱性、剛性)及び界面強度の条件を決定する手法を考案した。本研究では、セラミック、ガラス系マトリックスとして、ゾノトライト、コンクリート、発泡ガラスを対象とした。またゾノトライトには種々のポリマー繊維、コンクリート、発泡ガラスにはスチール製繊維を強化要素として用いた。脱水成形により作成したゾノトライト複合材料、および水熱ホットプレス法によるコンクリート複合材料では、上述の設計モデルで予測される条件を満足する合成技術が開発でき、4点曲げ試験および破壊靱性試験によりマルチプルクラックを誘起することができることを確認した。開発された素材は顕著な延性的挙動を示しマルチプルクラックによるひずみ硬化特性を発現させることができた。本手法により合成した素材は、木材の強度、靱性を越えるものであり、木材代替の計量素材としても期待される。とくに、マルチプルクラックを発生させることで変形性能を格段に向上させ得ることがわかった。発泡ガラスについては、強度はマトリックスの2倍、靱性は300倍まで向上したものの、現在の合成技術によっては用いることのできる繊維アスペクト比、含有率に大きな限界があり、繊維のブリッジングのみによる特性の向上にとどまった。しかしながら、より耐熱性にすぐれた高強度鋼を選択できればマルチプルクラックの誘起が可能であることをモデルにより示し、将来の指針を得た。本研究の遂行により、短繊維複合による脆性材料の高靱化のための材料開発手法の基礎が構成されたといえる。

This study aims to develop materials with hardening properties in short and medium dimensions, and to improve the development of materials synthesis technology, especially materials with Weishi app tissue and macroscopic properties. Bonding force of breaking mechanics is the relationship between strength and crack position, and the design of basic materials is steel. The method of determining the appropriate dimension (size, rigidity, content), dimension (rigidity, rigidity) and interface strength is examined. This study is aimed at the following aspects: The first step is to improve the quality of the products. Dehydration molding is used to prepare composite materials. The hydrothermal method is used to prepare composite materials. The above design and prediction conditions are met. The synthesis technology is developed. The 4-point curve test is used to determine the induction of composite materials. The development of ductile materials is a matter of time. This method is used to synthesize materials, strength and properties of wood, and replace materials with wood. The shape of the film is different from that of the film. In the present synthesis technology, there are two times the strength, three times the strength, four times the strength, three times the strength, three times the strength, four times the strength, three times the strength, three times the strength, four times the strength, three times the strength, four times the strength, three times the strength, four strength High strength steels are selected for heat resistance, and are indicated for future use. In this study, the basic structure of the development method of brittle materials with high temperature and short dimension composites was studied.

项目成果

V.C.Li and Hashida: "Engineering Ductile Fracture in Brittle-Matrix Composites" Journal of Materilas Science Letters. 12. 898-901 (1993)

V.C.Li 和 Hashida：“脆性基体复合材料中的工程延性断裂”《材料科学快报》杂志。