高効率コンバインド発電システム用SiC繊維強化酸化物マトリックス動翼材の開発研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555208
• Research Institution: HIROSHIMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 吉田 誠 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80277847)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 元 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30192595) ; 福永 秀春 国立呉工業高等専門学校, 校長 (90034347)
• Keywords: 複合材料 / セラミックス / 酸化物 / 炭化珪素 / 繊維

Research Abstract

酸化物をマトリックスとする焼結SiC繊維強化複合材料の製造プロセス、および機械的性質に関する検討を行った。製造プロセスとしては、溶融含浸法、スラリー含浸法、ともに可能であり、緻密なマトリックスを得ることが出来た。高温でプリフォーム中に酸化物を溶融含浸させるプロセスで作製したガラス+ムライトマトリックスの場合は、常温で曲げ強度1.1GPa,1300℃での曲げ強度が840MPa,同引張強度770MPa,引張強度常温破壊エネルギーは16,700J/m2が得られている。線膨張係数の違いによるクラックはない。グラファイトを界面強度調整に用いた。酸化物に覆われているが、高温での酸化はまぬがれなかった。それゆえ、CVD-BNコーテイングへの変更を実施した。窒素分圧を最適化することでコーティング膜の分解を抑制できた。
残留応力状態は、マトリックス中のムライトの晶出量、すなわち、組成によって制御できることを、FEM解析およびプッシュアウト法で確認した。SiC強化繊維の線膨張係数は、シリカガラスとムライトの線膨張係数の間に存在する。それゆえ、ムライトの体積率を制御することで、複合材料中の残留応力を制御することができたものと考えられる。高温強度を向上させるためには、ムライトの体積率が大きい方が有利と予想されるため、50モル%アルミナ組成で複合材料を作製した。1650℃、30MPa,3.6ksecのホットプレス条件では、十分に緻密な組織が得られた。ホットプレス温度が1700℃になると、繊維が損傷を受けることが分かっている。従って、より高い圧力での複合材料作製を検討している。

Research Products

• [Publications] Makoto, YOSHIDA: "HREM and EDS Analysis of Sintered SiC Fiber Reinforced MAS Glass Composites"J.Electron Microscopy. 51. 159-164 (2002)
• [Publications] Makoto, YOSHIDA: "Influence of microstructure of sintered SiC/SiO2-mullite oxide composites"Proc. JSME/ASME Int'l conf. on Mater. and Processing 2002. 276-281 (2002)