2000 Fiscal Year Annual Research Report

著しく大きな破壊エネルギーを有し、塑性変形を示すセラミックス複合材料の合成

Research Project

Project/Area Number	12875125
Research Institution	Kagoshima University
Principal Investigator	平田好洋鹿児島大学, 工学部, 教授 (80145458)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鮫島宗一郎鹿児島大学, 工学部, 助手 (00274861) 中村祐三鹿児島大学, 工学部, 助教授 (40198247) 丸山博京セラ株式会社, 総合研究所・構造材料技術部, 責任者
Keywords	ムライト / 炭化ケイ素繊維 / ポリチタノカルボシラン / 積層材料 / 塑性変形 / 破壊エネルギー / 破壊強度
Research Abstract	セラミックス材料の力学的安全性と信頼性を向上させるには、その破壊様式を金属類似の塑性変形(応力とひずみが非線形の関係を示す)へ改善するとともに、破壊に要するエネルギーを大きくしてクラックの進展を阻止する必要がある。本研究では鉄筋コンクリートをモデルとして、鉄筋の役割をセラミックス長繊維にもたせ、砂、岩石に対応するフィラーとしてセラミックス微粉体を、そしてセメントに対応する反応性接着剤としてセラミックス収率の高い無機高分子を用いて材料合成を行うこととした。メディアン径1.7μmのムライト粉体(3Al_2O_3・2SiO_2)を水溶液に分散させ、このサスペンション中で直径11μmのSi-Ti-C-O繊維(Si 54.0,C 31.6,O 12.4,Ti 2.0 mass%)の織物を10枚積層させた。その後、この成形体を1100℃のアルゴン雰囲気中で1h仮焼した。積層材の開気孔にキシレン溶液に溶かしたポリチタノカルボシラン(Si 44,Ti 2,C 42,O 3,H 9wt%)を含浸し、アルゴン雰囲気中、1000℃で熱分解した。この工程を8回くり返し、積層材の緻密化を計った。合成した積層材の相対密度は約90%で、四点曲げ試験において著しい塑性変形を示した。最高強度は310MPaで、変位量1.6mmまでの破壊エネルギーは25kJ/m^2に達した。一方、高温の酸化雰囲気で使用できる複合材料をめざし、セリア被覆アルミナ長繊維/アルミナマトリックス系材料の開発を検討した。直径10-15μmのアルミナ繊維及びシリカ-アルミナ繊維表面を硝酸セリウムの熱分解物(CeO2)でコートした。これとアルミナマトリックスからなる積層材(繊維量48-57vol%)を1200℃の加圧焼結法で作製した。積層材は相対密度98%まで緻密化した。しかし、この材料はぜい性破壊を示し、繊維の引き抜き等は認められなかった。

Research Products
(5 results)

All Other

All Publications (5 results)

[Publications] R.Dong et al.: "Processing of Ceria-Coated Alumina Fiber/Alumina Matrix Composite"Journal of the Ceramic Society of Japan. 108巻9号. 823-829 (2000)
[Publications] Y.Hirata et al.: "Infiltration and Pyrolysis of Polytitanocarbosilane in an Si-Ti- C-O Fabric/Mullite Porous Composite"Journal of the American Ceramic Society. Vol.83 No.5. 1044-1048 (2000)
[Publications] Y.Hirata et al.: "Microstructure and Crack Extension of Laminated Si-Ti-C-O Fabrico/Mullite Matrix Composites"Materials Chemistry and Physics. (印刷中). (2001)
[Publications] R.Dong et al.: "Surface Treatment of Alumina Fiber with Ceria"Ceramic Transactions. (印刷中). (2001)
[Publications] 小野孝ら: "Si-Ti-C-O繊維/ムライト積層材料の鞍状曲げ試験に及ぼす繊維節の影響"Journal of the Ceramic Society of Japan. 108巻4号. 424-427 (2000)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

著しく大きな破壊エネルギーを有し、塑性変形を示すセラミックス複合材料の合成

Principal Investigator

平田 好洋 鹿児島大学, 工学部, 教授 (80145458)

Research Products

[Publications] R.Dong et al.: "Processing of Ceria-Coated Alumina Fiber/Alumina Matrix Composite"Journal of the Ceramic Society of Japan. 108巻9号. 823-829 (2000)

[Publications] Y.Hirata et al.: "Infiltration and Pyrolysis of Polytitanocarbosilane in an Si-Ti- C-O Fabric/Mullite Porous Composite"Journal of the American Ceramic Society. Vol.83 No.5. 1044-1048 (2000)

[Publications] Y.Hirata et al.: "Microstructure and Crack Extension of Laminated Si-Ti-C-O Fabrico/Mullite Matrix Composites"Materials Chemistry and Physics. (印刷中). (2001)

[Publications] R.Dong et al.: "Surface Treatment of Alumina Fiber with Ceria"Ceramic Transactions. (印刷中). (2001)

[Publications] 小野孝 ら: "Si-Ti-C-O繊維/ムライト積層材料の鞍状曲げ試験に及ぼす繊維節の影響"Journal of the Ceramic Society of Japan. 108巻4号. 424-427 (2000)

平田好洋鹿児島大学, 工学部, 教授 (80145458)

[Publications] 小野孝ら: "Si-Ti-C-O繊維/ムライト積層材料の鞍状曲げ試験に及ぼす繊維節の影響"Journal of the Ceramic Society of Japan. 108巻4号. 424-427 (2000)