2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of novel environment-resistant interphase for ceramic-based composites using nanolayered-ternary carbides
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18K18938
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉田 克己 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (20337710)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Gubarevich Anna 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (40447529)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | セラミックス基複合材料 / 界面層 / 耐環境性 / 三元系ナノ層状炭化物 / 電気泳動堆積法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高信頼性耐熱材料として期待されている炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素基（SiCf/SiC）複合材料では、繊維表面に最適な界面層を形成し、最適な界面制御することが高性能複合材料の実現の鍵となる。従来の炭素及び窒化ホウ素からなる界面層では1000℃以上の高温下での耐環境性に課題があった。本研究では、従来の界面層に代わる物質として、優れた耐食性、耐熱性、耐熱衝撃性及び機械加工性等の特性を有するTi3SiC2やAl4SiC4の三元系ナノ層状炭化物に注目し、本研究グループが開発・提案した電気泳動堆積（EPD）法によるセラミックス基複合材料の新規耐環境性界面層の開発を目的とする。平成30年度は、EPDに用いる三元系ナノ層状炭化物（Ti3SiC2）の水系懸濁液の調製条件及びEPD条件等を検討した。まず、EPDで用いる三元系ナノ層状炭化物の水系懸濁液の調製条件について検討したところ、分散剤としてポリエチレンイミン（PEI）を添加し、超音波ホモジナイザーを用いることで良好な分散性を示す三元系ナノ層状炭化物の水系懸濁液の調製が可能であることを明らかにした。Ti3SiC2のゼータ電位を測定したところ、等電点はpH8付近であり、pH8より低い場合にはゼータ電位は正、pH8よりも高い場合にはゼータ電位は負の値となった。次にEPD法によりSiC繊維表面への三元系ナノ層状炭化物（Ti3SiC2）の被覆条件の検討を行ったところ、Ti3SiC2懸濁液の濃度がおよそ1wt%、pH3.2の条件でEPDを行った場合、十分な厚さのTi3SiC2層の形成が可能であった。以上の結果から、EPDに用いるTi3SiC2水系懸濁液の調製条件の目処付け及びEPD法によるTi3SiC2界面層形成条件の目処付けができた。
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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
平成30年度は、本研究で重要となるEPD法に用いる三元系ナノ層状炭化物（Ti3SiC2）の水系懸濁液の調製条件の目処付けができていること、またこの懸濁液を用いたEPD法によるSiC繊維表面へのTi3SiC2界面層形成手法の目処付けができていることから、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はSiCf/SiC複合材料の界面層として最適な三元系ナノ層状炭化物（Ti3SiC2やAl4SiC4）の粒子形態制御や合成プロセスの確立を図るとともに、EPD法による界面層形成について、EPD条件（泳動電圧、電流、時間）等を検討し、EPD法による界面層形成プロセス条件の最適化を図る。また、三元系ナノ層状炭化物を界面層としたSiCf/SiC複合材料の力学特性及び耐環境性評価を行い、得られた結果をフィードバックし、EPD法による三元系ナノ層状炭化物界面層の形成プロセスの最適化を図る。
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