コーティングを施したC/Cコンポジットの耐熱衝撃性に関する基礎的研究

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本研究では耐酸化コーティングを施したC/Cコンポジットの熱衝撃破壊特性の力学的観点からの基礎的検討を行っている。〈研究進展状況と本年度の研究成果〉本年度は欠陥を有するC/Cコンポジットの解析モデルとして縁き裂を有する直交異方性帯板を考え熱衝撃解析を行い,応力拡大係数の時間的挙動に及ぼす幾何学的形状,Biot数および直交異方性の影響を明らかにした。また,熱衝撃破壊特性に及ぼす繊維-母材界面の影響を明らかにするための基礎研究として,界面層を有する繊維強化複合材料の弾性波伝播解析を行い,有効位相速度から弾性定数を求めた。複合材料の有効特性に及ぼす界面層特性の影響を解明することは,プロセス制御により界面層を適当に修正して減衰を定量的に増大あるいは減少させることを可能にする(これについての詳細は日本機械学会第71期通常総会で発表予定)。また,コーティング材料としてIr,AlO_2を考え,単層および2層のコーティング中に発生する熱応力の理論解析を行い,実験結果(K.Mumtaz et al.Materials Science and Engineering,A167,187-195,1993)との比較を行った。さらに傾斜機能材料によるコーティングを考え理論解析を行い,コーティング材料特性の傾斜化による熱応力緩和の可能性について検討を行った(詳細については今後発表予定)。今後の予定としては,耐酸化コーティングを施したC/Cコンポジットの熱衝撃破壊抵抗,熱衝撃損傷抵抗の検討,材料特性の温度依存性を考慮した熱衝撃解析,解析結果確認のための簡単な実験等を行う予定である。