C/Cの界面アロイ構造が破壊機構に及ぼす影響の分離解析と最適化

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11124226
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 北條 正樹 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70252492)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): フィードラー ボドー 京都大学, 工学研究科, 講師 ; 澤田 吉裕 工業技術院, 大阪工業技術研究所, 部長 ; 落合 庄治郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (30111925)
• Keywords: カーボンアロイ / C / C複合材料 / 破壊 / 切欠き材 / 界面アロイ構造 / 層間強度 / 破壊力学 / 焼成温度

Research Abstract

本研究では,焼成温度によって繊維の特性の変化が少ない黒鉛化糸を炭素繊維として採用し,界面アロイ構造を,繊維にイミド系樹脂をコーティングすることと焼成温度を変化させることにより大きく変化させたC/C複合材料を対象として,切欠き材の破壊挙動に及ぼすマトリックス及び界面構造の影響を実験的に分離解析する.次に,その場観察による微視的な破壊過程の観測,界面強度等のメゾ構造物性の変化の直接測定に基づき,実測値を用いたメゾ的な数値シミュレーションにより破壊機構を再現する.さらに層間の特性を評価し,面内特性とのバランスを考慮することにより,切欠き感受性を最適化するための界面構造条件を提案する.本年度の成果は次のように要約される.
(1)焼成温度の高い黒鉛化糸の朱子織の強化材を用い,これにビスマレイミドートリアジン共重合樹脂をコーティングしたの後,フェノール樹脂を含浸し,2500℃で最終焼成してC/C複合材料の積層板を作製した.得られた材料の強度は,コーティングを施さなかった材料より高くなった.また,焼成温度1600℃と比べ強度が向上するとともに切欠きの影響が少なくなった.
(2)層間特性として,モードII破壊靭性値を評価した.コーティングにより界面強度が低下すると,モードIとは異なり破壊靭性値が低下することを明らかにした.

Research Products

• [Publications] 北條正樹: "アルミナ繊維/エポキシ一方向積層板の室温大気中におけるモードI・II層間破壊じん性および疲労き裂伝ぱ"材料. 48. 1400-1407 (1999)
• [Publications] 北條正樹: "液体窒素中におけるアルミナ繊維/エポキシ積層板のモードII静的・疲労層間破壊"日本機械学会論文集,A編. 65. 2405-2410 (1999)
• [Publications] Masaki Hojo: "The Role of Interleaf/Base Lamina Interphase in Toughening Mechanism of Interleaf-Toughened CFRP"Proc. 12th International Conference on Composite Materials. (1999)
• [Publications] Masaki Hojo: "Interlaminar Fracture Toughness and Delamination Fatigue of Alumina Gibei/Epoxy Laminates in Air and in Liquid Nitrogen"Proceedings of 7th Euro-Japanese Symposium. 1-6 (1999)
• [Publications] Satoshi Matsuda: "Effect of Ionomer Thickness on Mode I Interlaminar Fracture Toughness for Ionomer Toughened FRP"Composites : Part A. 30. 1311-1319 (1999)
• [Publications] Tadanobu Inoue: "Disappearance conditions of thermal stress singularities based on stress intensity in two and three-phase bonded structures"International Journal of Fracture. 96. 179-201 (1999)