大気環境暴露によるSiC繊維のナノ構造変化とその強度に及ぼす影響の解明

阐明碳化硅纤维因暴露于大气环境而导致纳米结构的变化及其对强度的影响

• 批准号: 06J03124
• 负责人: 森下 浩平
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University (2007)Kyoto University (2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J03124/
• 关键词: SiC; Sic複合材料; 高温大気暴露劣化; 破壊靭性; SiC繊維; 集束イオンビーム; アルミナ繊維; 炭化ケイ素繊維; 破壊じん性; 破壊メカニズム

SiC/SiC複合材の強化繊維として最も実用化が期待されているTyranno-SAについて1873Kまでの高温大気暴露を施し,力学試験・組織観察・X線回折実験および集束イオンビーム導入ノッチを用いた新規破壊靭性評価試験により,繊維劣化メカニズムの解明を試みた.一方で新規靭性評価法を他の物質・構造を待つ繊維系(85Al_2O_3-15SiO_2,α-Al_2O_3)に適用し,繊維構造と靭性の関係を調べた.主な結果は以下のとおりである.非晶質SiC繊維で靭性の低下が認められた1773Kにおいて,結晶質SiC繊維では靭性が低下せず,この繊維の高温大気暴露による劣化は,酸化によるボイド形成のみが原因であることが明らかとなった.したがってボイドの形成原因である粒界三重点の余剰炭素をなくす,酸化しない物質に置き換えるといった繊維作製プロセスの改良により,想定実用温度(1673K)より高温である1773Kにおいても強度劣化の起こらない繊維が得られることがわかった.一方で,多結晶および非晶質相を含む2種類のアルミナ繊維についても同評価を行った結果,前者ではアルミナ結晶粒に存在するボイドのためにバルクアルミナよりも低靭性となり,後者では非晶質SiC繊維と同様の靭性を示すことが初めて評価された.これらの結果から,高靭性かつ高温大気暴露後も高強度な繊維とは,非晶質相を含まない多結晶体であり,繊維中にボイドが存在せず,高温大気暴露により粒界偏折物が酸化されずに残る繊維であることが明らかとなった.現状のSiC/SiC複合材料の改良動向は,繊維酸化を防ぐためのマトリックス緻密化,複合材酸化を防ぐための耐環境コーティング技術の開発等であるが,本研究で得られた結果は,繊維作製プロセスの改良によっても高温大気暴露によって劣化しないSiC/SiC複合材を実現しうることを示す工業的にも価値の高いものである.

SiC/SiC laminated wood is expected to be fully exposed to high temperature at 1873K. The mechanical test tissue examines the X-ray bending test, the cluster test, and the application of new rules and regulations to improve the performance of the system. One side of the new specification method is used in the 85Al_2O_3-15SiO_2 (α-Al_2O_3) system, and the system is used in the system. The main results are as follows. The amorphous SiC has low sex, the temperature is 1773K, the crystal SiC is low, the high temperature is high, the temperature is low, the acidizing temperature is low, the acidizing temperature is low, the cause is clear. This is the reason for the formation of the three key points in the grain industry, such as carbon, acid, acid, carbon, carbon On the one hand, the polycrystalline amorphous phase contains the same results as the other two. The results show that there are significant differences in the grain size of the former, and the amorphous SiC is the same as the other. The results show that after exposure to high temperature, the strength of the glass is high, the amorphous phase contains polycrystalline crystals, and there is a bond in the glass. The high temperature exposure shows that the grain boundary deflectors are acidified, the residual materials are acidified, and the defects are clearly affected. In this study, we have obtained the results of this study, such as the improvement of the movement direction of the composite material of SiC/SiC, the acidification of the composite material, the densification of the composite material, the environmental protection, the environmental protection, the technology and so on. It is necessary to improve the temperature control system of the high temperature plant, to expose the equipment of the high temperature chamber, to deteriorate the quality of the SiC/SiC composite wood, to show that the industry is in good condition.

项目成果

結晶質・非晶質SiC繊維の破壊じん性値評価

晶质/非晶SiC纤维断裂韧性值评价

• 发表时间: 2008
• 作者: 白山 敦子;鈴木 祥之;山下 忠道;井上 豊;Kohei Morishita;窪島茂隆
• 通讯作者: 窪島茂隆

大気暴露したSiC繊維の強度と破壊靭性

SiC纤维暴露在空气中的强度和断裂韧性

• 发表时间: 2007
• 作者: 白山 敦子;鈴木 祥之;山下 忠道;井上 豊;Kohei Morishita;窪島茂隆;森下浩平;森下浩平;窪島茂隆
• 通讯作者: 窪島茂隆

Fracture toughness of fine ceramic fibers

细陶瓷纤维的断裂韧性

• 发表时间: 2007
• 作者: 白山 敦子;鈴木 祥之;山下 忠道;井上 豊;Kohei Morishita;窪島茂隆;森下浩平;森下浩平;窪島茂隆;森下浩平
• 通讯作者: 森下浩平

Degradation Mechanism of Amorphous Silicon Carbide Fiber due to Air-Exposure at High Temperatures

• DOI: 10.2320/matertrans.48.111
• 发表时间: 2007-02
• 期刊: Materials Transactions
• 影响因子: 1.2
• 作者: K. Morishita;Tasuku Matsumoto;Shojiro Ochiai;H. Okuda;T. Ishikawa;Mitsuhiko Sato

高温で大気暴露された炭化ケイ素繊維の破壊メカニズム

碳化硅纤维高温暴露于大气中的断裂机理

• 发表时间: 2007
• 作者: 白山 敦子;鈴木 祥之;山下 忠道;井上 豊;Kohei Morishita;窪島茂隆;森下浩平
• 通讯作者: 森下浩平