Study on high temperature phase transition oxide ceramic fiber coating of ceramic matrix composites

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02451
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: Goto Ken 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (40300701)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: セラミック繊維 / 繊維コーティング / 界面 / 複合材料

Outline of Final Research Achievements

Coating process of ZrO2 fiber coating on SiC fiber was optimized by measuring fiber/matrix interface mechanical property with changing coating temperature. Tensile test of SiC fiber reinforced SiC matrix mini-composite revealed that ZrO2 fiber coating exhibited enough fiber protection from matrix cracking. Tensile strength and interface mechanical property of SiC fiber reinforced SiC matrix mini-composite was examined after oxidation with 1273 K for 1 hour. Interface shear stress after oxidation increased from the original value (50 to 100 MPa). Tensile strength after oxidation also degraded almost half from the original value (370 MPa).

Free Research Field

複合材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、相転移を用いることにより繊維コーティング内の残留応力を増やし、そのような繊維コーティングを施したセラミックス複合材料が十分な力学特性を発揮することを示した。一方、酸化物による繊維コーティングは、界面はく離の発生がSiC繊維とコーティングの間で発生するために酸化によりコーティングと繊維の固着を発生させることも明らかとなった。このことは、今後の繊維強化セラミックスの繊維コーティングの開発において重要な設計指針を与えるものとなる。