Strain distribution measurement of fiber-reinforced ceramics matrix composites at elevated temperature

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K14847
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 井上 遼 東京理科大学, 工学部機械工学科, 講師 (60756295)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ひずみ分布計測 / セラミックス / 複合材料

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、高温観察装置とクリープ 試験機の試作を行うと同時に、長時間耐久性を有するパターンの作製に注力した。クリープ試験の条件を決定するために、SiC/SiC複合材料の高温引張試験を1200-1400℃で実施、強度、弾性率、硬さ、界面破壊靱性等の機械的特性を明らかにすることができ、気孔率と残留シリコンの量をプロセスの改善により低減することが望ましいと考えられた。また、実験との比較に使用するモデルを構築するとともに、X線トモグラフィー 装置での観察を実施した。SiC/SiC複合材料を構成する繊維束が明瞭に確認できた一方、界面コーティングについては厚さが2μm以下であり明瞭に観察することは困難であった。
当初の計画ではクリープ試験機を導入する予定であったが、研究代表者の異動に伴い現有設備を活用するために加熱炉を新たに導入する必要があり、新たに光学系を組み直した。当初使用予定であった炉を用いた時のひずみ分布の計測精度とほぼ同程度であることを確認した。
パターンには複数の酸化物粒子とSiCを用い試作を行った。性能を検証した結果、目標とする試験時間を概ね達成でき、クリープ試験でも使用可能であることが明らかになった。クリープ試験機は現有のものを活用することに方針を転換したため、仕様変更と再設計を繰り返している状況だが、設計は完了しており次年度から1200℃を超える温度環境でのクリープ試験とひずみ分布計測に取り組み始める予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究代表者の異動に伴い、当初の計画に遅れが生じた。特に設備面の整備に時間を要してしまったことが反省点である。
既に問題は解決しており、期間内の目的達成を目指す。

Strategy for Future Research Activity

設備面の遅れは既に解決できており、組み立てた計測系と設計したクリープ機を組み合わせ試験を実施する。
最大の障壁はクリープ時間であるが(当初の目標は100時間)、期間内での目標達成を目指し適宜変更する。