Welding of C-C composite materials with the use of B4C

使用B4C焊接C-C复合材料

• 批准号: 22K04790
• 负责人: 正木 匡彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04790/
• 关键词: 炭素材料; 溶接接合; 凝固組織; 接合; グラファイト; 溶接

本研究の目的は、新たな耐熱性構造材料として期待されている炭素繊維―炭素複合材料（C-Cコンポジット）などの純グラファイト材料に対して、炭化ホウ素（B4C）を融剤とした溶接加工の技術を確立することにある。これまでの研究において、純グラファイトと炭化ホウ素は共融点を有し、炭化ホウ素を半田材料とした接合が可能であることを見出している。本年度は、純グラファイトの溶接時の条件の詳細化と形成される組織の関係を調査した。グラファイトと炭化ホウ素の接触界面近傍では極めて微細な組織が形成されているが、ここに添加元素を導入することにより接合強度の向上が得られることが明らかになった。しかしながら、溶接条件（温度や時間）に依存して溶接部にグラファイトの大きな粒界が発生する場合があり、この粒界を微細化させるような添加元素の導入が必要であることが明らかになった。これまでは焼結グラファイトを母材として接合強度の数値化を図り、いくつかの合金組成において母材と同程度の引張強度が得られることを明らかにした。また、引張試験の治具と試料の拘束部に特殊な処理を施すことで、測定値の精度・確度を向上させ、脆性材料である焼結グラファイトの強度試験を的確に行うことができるようになった。これと並行して、繊維強化型グラファイト（C-Cコンポジット）の溶接前の試料の作成を試み、焼結グラファイトと同じ形状の引張試験片を得ることができた。

The purpose of this study is to establish a new heat resistant structural material for carbon fiber carbon composites (C-C composites) and to establish a new melting technology for carbon fiber carbon composites (B4C). The research on the chemical, pure and carbonized compounds has a melting point, and the carbonization of the compounds has a bonding potential. This year, we investigated the relationship between the structure and the details of the conditions for the fusion of pure silicon. The contact interface between the carbon and the carbon is very close to the surface. The fine structure is formed. The bonding strength is increased. Depending on the welding conditions (temperature and time), the introduction of additional elements is necessary in the case where the grain boundary of the welding part is large and the grain boundary is fine The tensile strength of the base metal and the tensile strength of the base metal are numerically determined by the composition of the alloy. Special treatment of the fixture for tensile testing and the restraint part of the sample shall be carried out in order to improve the accuracy of the measurement value and the accuracy of the strength test for brittle materials. The preparation of samples before welding, sintering and tensile test pieces of the same shape were obtained.