• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

微視破壊過程の三次元制御に基づく耐熱高靭性セラミックス複合材料の開発

Research Project

Project/Area Number 06402049
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Composite materials/Physical properties
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

岸 輝雄  東大, 先端科学技術研究センター, 教授 (40011085)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 金 炳男  東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (50254149)
榎 学  東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (70201960)
Project Period (FY) 1994 – 1997
Project Status Completed (Fiscal Year 1997)
Budget Amount *help
¥36,000,000 (Direct Cost: ¥36,000,000)
Fiscal Year 1997: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 1996: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000)
Fiscal Year 1995: ¥12,600,000 (Direct Cost: ¥12,600,000)
Fiscal Year 1994: ¥17,000,000 (Direct Cost: ¥17,000,000)
Keywordsセラミックス / 破壊靱性 / ナノ / ハイブリット複合材料 / 高温 / 微視破壊 / 破壊靭性 / ナノコンポジット / ハイブリッド複合材料
Research Abstract

結晶粒径の微細化及びナノ粒子の分散は強度の上昇に大きな役割を果たすが,破壊靱性の観点からは逆の効果を招く.破壊靱性を向上させるためには,フェイルセーフの概念に基づいた部分的に小さく壊して材料全体の破壊を防ぐことのできる不均質な組織が必要であり,かつ破壊過程を3次元的に制御する必要がある.本研究では,セラミックス単体,ナノ及びハイブリッド複合材料を作製し,破壊過程及び靱性上昇機構を定量的に評価した.すなわち,微視破壊過程を制御した高靱性セラミックス基複合材料の開発を目的とした.材料としては,Al_2O_3多結晶体,SiCナノ粒子分散Al_2O_3マトリックス複合材料,Al_2O_3粒子分散SiCマトリックス複合材料,針状LaAl_<11>O_<19>析出SiCナノ粒子分散Al_2O_3マトリックス複合材料とし,微視組織-破壊靱性-破壊強度の相互関係、微視組織-破壊経路-破壊靱性の関係を定量的に調べた.焼結プロセスの改善による結晶粒径の微細化及び欠陥寸法の減少は高強度化を招き,従来より2倍の強度を持つAl_2O_3多結晶体の作製を可能としたが,破壊靱性はほとんど変化せず,破壊強度は欠陥寸法に依存するとの線形破壊力学の概念が有効に働いた.SiC-Al_2O_3係複合材料の破壊機構に対しては,SiC粒子がき裂を引き寄せき裂のピニングを起こし,Al_2O_3粒子はき裂を押し出しき裂の偏向を起こす様子がシミュレーションされ,添加粒子の分散状態によるき裂進展経路及び破壊靱性の変化が定量的に評価された.また,AEによる微視破壊過程の3次元評価及びSEMによる破面観察の結果,Al_2O_3多結晶体中に分散されたSiC粒子はき裂の粒内進展を誘導し,き裂の応力腐食による進展速度を低下させることも分かった.本研究では,以上の微視組織と破壊機構に関する知見から,高強度,高靱性複合材料の開発を目指した.

Report

(3 results)
  • 1996 Annual Research Report
  • 1995 Annual Research Report
  • 1994 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All Other

All Publications (18 results)

  • [Publications] M.Enoki and T.Kishi: "Evaluation of Stochastic Microtrachure Process of Particle Dispersed Composites" Materials Transactions,JIM. 37・3. 399-403 (1996)

    • Related Report
      1996 Annual Research Report
  • [Publications] B.N.Kim,M.Watanabe,M.Enoki and T.Kishi: "Simulation of Crack Propagation Process in Particle-Dispersed Composites" Materials Transactions.JIM. 37・3. 404-408 (1996)

    • Related Report
      1996 Annual Research Report
  • [Publications] M-O.Nandy,T.Nose,M.Enoki and T.Kishi: "R-Curve and Cyclic Fatigue Behavior in Alumina-Particles-Reinforced Silicon Carbide" Materials Transactions,JIM. 37・4. 769-775 (1996)

    • Related Report
      1996 Annual Research Report
  • [Publications] B-N.Kim and T.Kishi: "Strengthening Mechanism of Alumina Ceramics Prepared by Precarsening Treatment" Materials Science & Engineering. A215. 18-25 (1996)

    • Related Report
      1996 Annual Research Report
  • [Publications] B.K.Jang,M.Enoki,T.Kishi,S.H.Lee and H.K.Oh: "Fracture Behaviour and Toughening of Alumina-Based Composites Fabricated by Microstructural Control" Fracture Mechanics of Ceramics. 12. 371-382 (1996)

    • Related Report
      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 金 炳男,渡辺 誠,榎 学,岸 輝雄: "SiC粒子分散Al_2O_3複合材料におけるき裂進展経路シミュレーション" 日本機械学会講演論文集. 63・605. 46-52 (1997)

    • Related Report
      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 陰山健介: "セラミックス粒子分散ガラス基複合材料における第二相粒子による微視破壊過程の変化" 日本金属学会誌. 59. 140-144 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] 志波光晴: "繊維強化SiC複合材料のAEによる破壊機構評価" 日本金属学会誌. 59. 627-633 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] 鳥塚史郎: "助剤無添加TiB_2の燒結性と力学的性質" 日本セラミックス協会学術論文誌. 103. 1077-1081 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] S.Torizuka: "Effect of Siconlnterfacial Reaction and Sintering Mec hanisof TiB" The Journal of the American Ceramic Society. 78. 1606-1610 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] M.Hoffman: "Crack-tip Pegradation Processes Observed during in situ Cyclic Fatique of Partially Stabilized Zirconia" The Journal of the American Ceramic Society. 78. 2801-2810 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] B.K.Jang.: "Effect of Second Phase on Mechanical Properties and Toughening of Al_2O_3 Based Ceramic Camposites" Composites Engineering. 5. 1275-1286 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] M.Enoki: "Stochasic Microfracture Process of Ceramics" Materials Science and Engineering. A176. 289-293 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] B.K.Jang: "Fabrication and Microstracture of Al_2O_3-SiC-YAG Hybrid Composites Prepared by Particulate Dispersion" The Journal of the American Ceramic Society. 76. 1375-1376 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] 志波光晴: "アコースティック・エミッションの放射形式計測によるアングルプライCFRP積層板の微視割れモード評価" 日本複合材料学会誌. 20. 99-107 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] 張 炳國: "ナノSiC粒子分散によるAl_2O_3セラミックスの微細組織の制御" 日本セラミックス協会学術論文誌. 102. 863-867 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] 金 炳男: "Al_2O_3多結晶体におけるき裂偏向破壊挙動の解析" 日本金属学会誌. 58. 1256-1262 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] 津田 浩: "SiC繊維強化ガラスの破壊過程の解析" 日本金属学会誌. 58. 1393-1400 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report

URL: 

Published: 1994-04-01   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi