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連続繊維強化セラミック基複合材料のAE法による超高温環境制御破壊靭性評価

AE法评价连续纤维增强陶瓷基复合材料的超高温环境控制断裂韧性

基本信息

批准号：
05750623
负责人：
志波光晴
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for 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-05750623/
关键词：
SiC 複合材料高温構造材料 AE 破壊機構

项目摘要

高温構造用セラミック基複合材料(SiC/SiC)として開発された日本カーボン社製のNicaloceramを用いて、酸化雰囲気における高温引張り試験時の破壊機構の評価を、AE計測及び、X線回折、破面観察により行なった。実験に用いた試験片は、0^○方向に切り出した平滑材(250×10×3.5mm^3)であり、R加工を行った後に、掴み具部にタブとしてSUS304を接着した。この試験片の両端面に180kHz共振型AE変換子を瞬間接着剤を用いて取り付けた。そして、この掴み具を水冷する事で大気炉による高温引張り試験時のAE計測を行った。試験温度は、各々1073、1273、1473Kであり、クロスヘッドスピードは、0.02mm/minで行った。応力-ひずみ曲線では、室温ではステップ状の応力低下が見られたが、高温では見られなかった。破断応力は、室温では89MPa、1073Kでは54MPa、1273Kでは40MPa、1473Kでは39MPaとなった。また、総AE事象数は、室温では高温試験に比べて約1桁多く、次いで1473K、1073K、1273Kにおいて、各々277、224、34イベントとなり、高温になるに従い破断応力、AE事象数とも減少した。破断面の観察より、高温になるにつれて繊維プルアウト長さが短くなった。また、X線回折では、1473KにおいてSiO_2及びTiO_2の析出が多く検出された。これより、高温での破壊機構が常温でみられた累積損傷型から脆性破壊型へ変化した理由は、SiO_2、TiO_2の析出、カーボンコーティング層の酸化及び繊維の劣化により、繊維による諸強化機構が発現しなかったためと考えられる。これにより、Nicaloceramにおいて高温特性を向上させるためには、マトリックスの耐酸化特性を向上させて酸化雰囲気中において酸化物の析出を防ぎ、同時に緻密化を促進することでカーボンコーティング及び繊維の酸化を抑制することが必要であると考えられる。

SiC/SiC composite materials for high temperature structures are developed from Nicaloceram manufactured by Japan. The evaluation of fracture mechanism, AE measurement, X-ray reflection and fracture surface observation are carried out during high temperature tensile test. The test piece is cut in the direction of 0 ^0 and smooth material (250×10×3.5mm^3) is cut in the direction of 0^0 and smooth material (250×10×3.5mm^3) is cut in the direction of 0^0 and smooth material is cut in the direction of 0 ^0. This test piece has a 180kHz resonance type AE transducer on the end face, which is then used to select the transducer. AE measurement during high temperature induction test in high temperature furnace Test temperature: 1073, 1273, 1473K, 0.02mm/min The stress curve is low, the temperature is low, and the temperature is low. Breaking force is 89MPa at room temperature, 54MPa at 1073K, 40MPa at 1273K, 39MPa at 1473K. The number of AE events at room temperature and high temperature is about 1 ° C higher than that at room temperature, and the number of AE events at high temperature is about 277 ° C, 224 ° C and 34 ° C higher than that at high temperature. The temperature of the broken section is high, and the temperature of the broken section is high. The X-ray diffraction of SiO_2 and TiO_2 at 1473K was studied. The mechanism of damage at high temperature is different from cumulative damage at normal temperature, brittle damage at normal temperature, precipitation of SiO_2 and TiO_2, acidification and deterioration of microstructure at high temperature. The high temperature characteristics of Nicaloceram are improved, and the acidification characteristics are improved. The precipitation of acidified substances is prevented, and the densification is promoted.