繊維強化金属間化合物基複合材料の変形・破壊挙動

Research Project

Project/Area Number	05223222
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	落合庄治郎京都大学, 工学部, 教授 (30111925)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	北條正樹京都大学, 工学部, 助教授 (70252492) 長村光造京都大学, 工学部, 教授 (50026209)
Project Period (FY)	1993
Project Status	Completed (Fiscal Year 1993)
Budget Amount *help	¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000) Fiscal Year 1993: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords	金属間化合物 / 複合材料 / 破壊 / 強度 / クラック / ワイブル分布 / 微細組織 / シミュレーション
Research Abstract	炭化珪素繊維強化TiAlおよび基複合材料を調製し、その変形・破壊挙動を調べると共に、金属間化合物自体の強度分布を測定評価した。主な結果は以下のように要約される。 (1)炭化珪素繊維で強化したTiAlおよびTi_3Al基複合材料の界面反応による繊維強度低下のメカニズムについて、挙動観察と破壊力学的考察より、繊維強度低下は反応層の早期破断により形成されたクラックの直接的な進展によるのではなく、繊維表面での凹凸の形成による局所的な応力集中源の形成及び炭化珪素繊維の化学量論性の低下とそれに基づく破壊靭性値の低下が主原因であることを明らかにした。この結果の一部はIntermetallics誌に掲載が決定している。 (2)同複合材料の変形中にはマトリックス破壊と繊維破壊が重畳して生じ、比較的低応力レベルでクラックが形成され、かつクラックの進展は界面剥離を伴いながら生じることから、従来の理論では記述が困難であった。そこで繊維強化理論と破壊力学を結び付けた新しい記述法の開発を試み、おおよその記述が可能となった。ただし、定量性に問題があり、現在考察を進めているところである。 (3)金属間化合物の強さ分布評価のため、超伝導特性と力学的挙動の相関の解析からNb_3Snの強度分布を見積もる方法を考案した。その結果はJ.Appl.Phys.74(1993)440及び3rd International Japan SAMPE Symposium(1993),p.1280で印刷公表した。さらに、Nb_3Alの強度分布を100個の試料の引張試験結果の解析より求め、おおよそ平均強度1GPa、その変動係数は約20%との結果を得た。この結果は印刷公表すべく現在準備中である。