1989 Fiscal Year Annual Research Report
金属基繊維強化複合材料の界面反応による力学特性劣化のメカニズム
| Project/Area Number |
01550549
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
落合 庄治郎 京都大学, 工学部, 助教授 (30111925)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長村 光造 京都大学, 工学部, 教授 (50026209)
|
|---|
| Keywords | 複合材料 / アルミニウム / 界面反応 / 引張り強さ / ノッチ / 応力集中 / 計算機シミュレ-ション |
|---|
| Research Abstract |
アルミナ繊維強化アルミニウム基複合材料を高圧鋳造法で作製し、複合材料の組織、含まれる繊維の引張強さ、平滑材および切り欠き材の変形破壊挙動を詳しく調べた。また同時にモンテカルロシミュレ-ションを計算機を用いて行ない実験結果と比較検討している。アルミナ繊維はアルミニウム溶湯と接触する時間が長いと反応により著しく劣化した。この劣化の原因は繊維表面に形成される反応層の早期破断が原因で繊維表面にクラックが形成されることによることが反応層の破壊挙動の観察より明らかになった。また同時にマトリックスに銅を添加し、その影響も調べた。この場合は繊維とマトリックスの接触時間を短くすると、繊維自体の劣化は防ぐことができたが、金属間化合物CuAl_2が界面に存在するので、引張特性は劣化した。これはCuAl_2が低応力で破断し、その結果生じる応力集中で繊維が破断するためと考えられる。この点についてはさらに実験・検討する予定である。また界面反応による劣化のメカニズムとしては、マトリックスへの繊維元素の拡散によるマトリックスの胞化も問題となる。本年度はこの点に関してはまず計算機シミュレ-ションを行ない、強度低下とマトリックスの靱性の関係を調べている。現在までにマトリックスの靱性が低下すると強度は複合則で予測される値の約半分にまで低下することが判明している。次年度は反応を進ませた試料を用いこの点を検討する予定である。また界面反応による劣化は切り欠き材で著しいことを実験的に確めた。現在切り欠き先端での応力集中を計算中であるが、現在までに劣化の大きい試料では応力集中係数も大きいことが判明している。次年度はこれら残された問題点について詳しく検討する予定である。
|
