1995 Fiscal Year Annual Research Report
強化相の粗大化による短繊維強化金属基複合材料の高温クリープ強度の向上
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07650827
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| Research Institution | Institute of Space and Astronautical Science |
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Principal Investigator |
佐藤 英一 宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 助教授 (40178710)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲富 裕光 宇宙科学研究所, 宇宙基地利用研究センター, 助教授 (50249934)
栗林 一彦 宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 教授 (70092195)
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| Keywords | クリープ / 金属基複合材料 / 塑性緩和 / 拡散緩和 / マイクロメカニクス / 有限要素法 / ミスマッチひずみ |
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| Research Abstract |
短繊維強化金属基複合材料の高温での定常クリープ状態について、強化繊維まわりのひずみのミスマッチの緩和機構-すなわち拡散による緩和機構と不均一な塑性変形による緩和機構-に注目して、エシェルビーの等価介在物法による解析と、有限要素法による解析とにより、議論した。どちらの解析によっても、拡散緩和が主に働くときには応力指数が1、塑性緩和が主に働くときには応力指数はマトリックスと等しい、ということが導かれた。ここで、拡散緩和機構は低ひずみ速度領域で主に働き、塑性緩和機構は高ひずみ速度領域で主に働く。またひずみ速度に対する繊維の長さの影響も、それぞれの緩和機構について求められた。
以上の解析を実験的に検証するために、一方向凝固で作ったAl-Al_3Ni複合材料のクリープ挙動を測定した。この材料は、単結晶Alマトリクスの中に、体積分率10%、直径0.84μm、長さ100μmのAl_3Niの繊維が分散したものである。解析から予想されたのと全く同じように、低ひずみ速度領域で応力指数が1の領域が観察され、またひずみ速度の増加とともに応力指数が大きくなるのが観察された。また、ひずみ速度の大きさそのものも、それぞれの緩和機構から予想されるひずみ速度とよく一致していた。
したがって、本研究から、短繊維強化金属基複合材料の高温定常クリープの定量的な予想が確立され、希望する高温クリープ強度をもつ複合材料について繊維の長さ等のパラメータを設計することが可能となった。
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