2018 Fiscal Year Annual Research Report
チタンシリサイドをマトリクスとするSiC繊維強化複合材料の創出
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17H03485
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
青木 卓哉 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (40358635)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 克己 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (20337710)
小笠原 俊夫 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20344244)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 長繊維強化セラミックス基複合材料 / シリサイド / 溶融含浸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、1400℃程度の温度域において優れた耐熱性・耐久性を有する実用的な耐熱材料として、チタンシリサイド(TiSi2) 等の高融点シリサイドをマトリックスとするSiC繊維強化シリサイド基複合材料を溶融含浸法により製造する技術創出を目的としている。
既存の代表的製造法であるSi溶融含浸法やCVI法で得られるSiC繊維強化SiC 基複合材料と比較して、耐熱温度の向上、製造コストと気孔率の大幅低減 、耐酸化性の飛躍的な向上を同時に実現することが目標である。
本年度は、SiCとの反応性が乏しい高融点シリサイドを、多孔質のSiC繊維強化複合材料と、そのモデル材料である多孔質SiCに対して溶融含浸を行い、溶融含浸性を評価するともに、1400℃までの高温力学特性を曲げ試験により評価した。主として溶融含浸した高融点シリサイドはコバルトモノシリサイド（CoSi）である。CoSiは融点が1450-60℃で、従来の溶融含浸で用いらるSiと比べて融点が約40℃高いため、1400℃級複合材料のマトリックスとして好適と考えられる。
試作実験の結果、CoSiの含浸性は良好であり、多孔質SiC繊維強化複合材料と多孔質SiCに対してCoSi単相から成る緻密なマトリックスを溶融含浸法によって形成できることを確認した。また、1400℃不活性雰囲気中での曲げ試験においては、Siとマトリックスとする従来材料はマトリックスの一部が溶融、材料外へ溶出したのに対して、CoSiマトリックス材料ではマトリックスの溶融は全く認められなかった。さらには、CoSiマトリックス材料は1400℃の曲げ試験において高剛性・高強度であることも確認することができた。
更には、1500℃級の耐熱性を有するシリサイド系材料を熱力学計算により探索することに着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高融点シリサイドの一つであるCoSiは、SiC基材（多孔質SiC繊維強化複合材料と多孔質SiC）に対する溶融含浸性が良好であることを再確認することができた。また、CoSiをマトリックスとする試作材料の1400℃での高温曲げ試験の結果、CoSiをマトリックスとすることで、従来のSi溶融含浸で得られる材料と比較して耐熱温度が向上することが確認できた。以上のことから、緻密で高耐熱なシリサイドマトリックスを有するSiC繊維強化複合材料を短工期で創成できる可能性があることを示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、CoSiをマトリックスとする材料の高温での破壊靭性を取得し、高融点シリサイドマトリックスが高い破壊靭性を示すことを検証する。また、試作材料の組織、力学特性、耐酸化性の評価を進め、材料特性の改善に資する知見を得る。具体的には、1500℃級の耐熱性を有するマトリックスを溶融含浸法により形成する技術の獲得を目指す。
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Research Products
(14 results)
