自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料の開発

开发高可靠、高抗氧化、具有自修复功能的C/C复合材料

• 批准号: 13750845
• 负责人: 佐野 秀明
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750845/
• 关键词: 炭素; セラミックス; 炭素繊維強化; 複合材料; 最適作製条件; 機械的強度; 自己保護機能; 自己修復機能

これまで本申請者は、炭化ホウ素(B_4C)および炭化ケイ素(SiC)を添加した高耐酸化性C/C複合材料を開発してきた。昨年度の研究で、種々の炭素繊維を用い、マトリックス部へのB_4CおよびSiCの添加配合比を変えた自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料を作製し、(1)耐酸化性および機械的特性を兼ね備えた複合材料の最適作製条件を探索し、適切な炭素繊維およびB_4CおよびSiCの添加配合比をほぼ確定することができた。本年度の研究では、(2)酸化に対する自己修復機能の発現を確認し、その発現メカニズムを解明し、自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料を開発し、研究を総括することを目的とし実験を行った。1.自己修復機能を有するC/C複合材料の作製 複合材料の機械的特性および破断面組織等を詳しく調べ、複合材料の諸特性を調査した結果、本複合材の自己保護、自己修復機能を具備することが判ったが、その機能発現の程度は、保護成分となるB_4CおよびSiCの添加配合比に大きく依存することがわかった。2.複合材料の耐酸化性および機械的特性の評価 「1.」で得られた複合材料に対し、熱質量天秤、ガスクロマトグラフ装置およびガス質量分析計(昨年度の申請備品で完成)を用いて高温酸化雰囲気中の酸化挙動を評価した。酸化に伴う質量変化、酸化排ガスの成分変化および酸化後試料の組成変化から複合材料の耐酸化性を総合的に評価した結果、酸化初期にCOやCO_2ガスの発生を伴う炭素成分の酸化が顕著であり、ナノサイズのSiCの添加が自己保護機能ならびに自己修復機能発現に効果的であった。研究の総括として、自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料の最適作製条件は、B_4CおよびSiCの添加配合比やSiCの粒径に強く依存することが判り、したがって、自己修復機能を効果的に発現させるには、更なる組成比の改良や組織制御が必要であることが示唆された。

The applicant of the present invention has developed a C/C composite material with high acidification resistance by adding carbonized polycarbonate (B_4C) and carbonized polycarbonate (SiC). Last year's research, the use of carbonaceous carbon, the use of マトリックス部へのB_4C, SiC It is made of C/C composite material with high reliability, high acidification resistance and self-healing function.し、(1) Acidification resistance およびThe characteristics of the machine are also used to explore the optimal manufacturing conditions for composite materials. Suitable carbon 繊dimensional およびB_4C およびSiCのadded mixing ratio をほぼdetermine することができた. Research this year: (2) Confirmation of self-repair function of acidified acid, self-repair function of acidification, self-repair function The complex functional properties of C/C composite materials with high reliability and high acidification resistance have been developed and the research objectives have been established. 1. Made of C/C composite material with self-repair function The mechanical characteristics of composite materials, the cross-section structure, etc. are detailed and adjusted, the characteristics of composite materials are investigated, and the self-protection and self-repair functions of this composite material are available. Preparation and inspection of the ingredients, the degree of performance of the function, and the protective ingredient B _4CおよびSiCのAdded mix ratioに大きくdepends on it. 2. Evaluation of acidification resistance and mechanical properties of composite materials 「1.」The でられた composite material に対し, the thermal mass balance, the ガスクロマトグラフ device およびガス性The quantity analysis meter (the application for spare parts last year was not completed) was evaluated by using high-temperature acidification in the atmosphere. Acidification and quality change, acidification discharge and composition change, sample composition change after acidification, acidification resistance of composite materials, combined evaluation results, acidification initial stage CO2C O_2ガスの発生を合うcarbon component の acidification が顕出であり、ナノサイズのS iC has added a self-protection function and a self-repair function to show the effect. Research on the optimal manufacturing conditions for C/C composites with high reliability and high acidification resistance, self-repairing function, and SiC granules for B_4C SiC with added mixing ratio The effect of the strong and strong dependence of the path, the self-healing function, and the effect of the self-repairing function are revealed. It is necessary to change the composition ratio and improve the organizational control.

项目成果

Y.Uchiyama, H.Sano: "Self-Healing and Self-Protection in C-B_4C-SiC Composite"Proceedings of The 7th Joint Symposium of Nagasaki Univ. and Cheju Univ. on Science and Technology. 197-200 (2001)

Y.Uchiyama，H.Sano：“C-B_4C-SiC复合材料的自愈和自我保护”长崎大学第七届联合研讨会论文集。

H.Sano, T.Uno, Y.Uchiyama: "Oxidation Behaviors of C/B_4C/SiC Ternary Composite and Its Self-healing Property, An International Conference on Carbon"CARBON'01, American Carbon Society. 30.2. 1-3 (2001)

H.Sano、T.Uno、Y.Uchiyama：“C/B_4C/SiC 三元复合材料的氧化行为及其自修复性能，国际碳会议”CARBON01，美国碳学会。

Y.Uchiyama, H.Sano: "Self-healing in Carbon-ceramics Alloy"VII International Conference on Advanced Material, ICAM 2001. 311 (2001)

Y.Uchiyama, H.Sano：“碳陶瓷合金的自愈”第七届先进材料国际会议，ICAM 2001. 311 (2001)

佐野秀明, 内山休男: "炭素材料の酸化特性"炭素. Vol.2002, No.203. 141-149 (2002)

Hideaki Sano，Kyuso Uchiyama：“碳材料的氧化特性”Carbon，2002 年第 141-149 期。