複合応力下における二重構造炭化物ファイバーの機械的特性評価

1.実験方法市販の引張り測定機を用いて、ファイバーの長さは常に25mmとして強度測定を行った。実験にはピッチ系カーボンファイパー(XN-05)とPAN系カーボンファイバー(M60J)を用いた。ファイバーの直径はSEM観察により求めた。2.実験結果2-1.ピッチ系カーボンファイバー無回転のときのファイバーの強度の測定値はばらつきも少なく、その平均値は約1.15GPaであった。次にファイバーを10回転した後、引っ張るとそのときの強度の平均値は無回転のときのほぼ90%となった。このカーボンファイバー(XN-05)は結晶構造が均一で、X線解析の結果からもほぼ非晶質であることがあった。したがって、破断面の角度は無回転ではファイバー軸に直角であった。一方、40回転の場合には、ねじ切った状態に近いことから、破断面はファイバー軸に対し、45°近くになったことがわかった。2-2.PAN系カーボンファイバーPAN系カーボンファイバー(M60J)では、無回転の場合の引張り強度は約4.3GPAであったものが、10回転ではその72%となった。このように、このPANファイバーは結晶構造に異方性が強いことがわかった。このような構造の異方性とファイバー形態が滑らかな円柱面でないことが等方性のピッチ系ファイバーに較べて、回転によるねじれの影響が大きく働いたものと考えられる。3.ねじり変形が及ぼす破断応力の影響ピッチ系ファイバー(NX-05)は非晶質で等方性であるために、PAN系異方性ファイバー(M60J)の結果と比較すると、理論計算とよく一致していることがわかる。

1.実験方法市販の引張り測定機を用いて、ファイバーの長さは常に25mmとして強度測定を行った。実験にはピッチ系カーボンファイパー(XN-05)とPAN系カーボンファイバー(M60J)を用いた。ファイバーの直径はSEM観察により求めた。2.実験結果2-1.ピッチ系カーボンファイバー無回転のときのファイバーの強度の測定値はばらつきも少なく、その平均値は約1.15GPaであった。次にファイバーを10回転した後、引っ張るとそのときの強度の平均値は無回転のときのほぼ90%となった。このカーボンファイバー(XN-05)は結晶構造が均一で、X線解析の結果からもほぼ非晶質であることがあった。したがって、破断面の角度は無回転ではファイバー軸に直角であった。一方、40回転の場合には、ねじ切った状態に近いことから、破断面はファイバー軸に対し、45°近くになったことがわかった。2-2.PAN系カーボンファイバーPAN系カーボンファイバー(M60J)では、無回転の場合の引張り強度は約4.3GPAであったものが、10回転ではその72%となった。このように、このPANファイバーは結晶構造に異方性が強いことがわかった。このような構造の異方性とファイバー形態が滑らかな円柱面でないことが等方性のピッチ系ファイバーに較べて、回転によるねじれの影響が大きく働いたものと考えられる。3.ねじり変形が及ぼす破断応力の影響ピッチ系ファイバー(NX-05)は非晶質で等方性であるために、PAN系異方性ファイバー(M60J)の結果と比較すると、理論計算とよく一致していることがわかる。