2020 Fiscal Year Annual Research Report
Strain distribution measurement of fiber-reinforced ceramics matrix composites at elevated temperature
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19K14847
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
井上 遼 東京理科大学, 工学部機械工学科, 講師 (60756295)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ひずみ分布 / 複合材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CMCsがジェットエンジン用のタービンブレードとして利用されつつあるが、用途拡大を目指すには寿命予測が不可欠であり、さらには、損傷発生から破断に至る過程を力学的な観点から定量的に理解する必要がある。特に耐熱性にメリットのあるCMCsにおいては1000℃を超える環境での変形挙動、損傷発生・進展過程の理解が不可欠であるが、これまでの研究では伸び計などを利用し材料全体の変形量を測定しているに過ぎない。
申請者らのこれまでの研究において1000℃以上の環境で生じる変形や破壊を理解すべく超高温観察装置(High Temperature Observation System:以降HTOS)の構築に取り組んできた。このシステムにおいてはこれまで問題であった材料表面からの輻射の影響を光学フィルターでカットすると同時に、紫外線光源からの反射像を紫外線CCDカメラで撮像することによってコントラスト変化のないデジタル像を取得することが可能となっている。この特徴を活かし、変形前後のデジタル画像を画像相関法(Digital Image Correlation:以降、DIC法)によって解析することによって変形分布を可視化できる[1,2]。これらを利用すれば、高温材料の損傷・破壊挙動の理解につながると同時に、材料研究を支援するツールとなるのではないかと考え、研究を実施した。
本研究では前述のシステムを利用し、CMCs及びCMCsに必要となる耐環境コーティング(Environmental Barrier Coatings :EBCs)の高温での力学的負荷下における変形破壊挙動の解明を試みた。具体的には、高温で劣化しないパターンの開発、三次元変形分布の計測精度を明らかにした、さらにセラミックス系複合材料へ適用し実験系の有用性を実証した。
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