2015 Fiscal Year Annual Research Report
擬延性セラミックス基複合材料の損傷蓄積モニタリングによる寿命予測に関する研究
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25820346
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
野澤 貴史 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門 六ヶ所核融合研究所, 研究副主幹 (70455278)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 擬延性セラミックス基複合材料 / 損傷モニタリング / デジタル画像相関法 / アコースティックエミッション法 / 交流インピーダンス法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はデジタル画像相関（DIC）法、アコースティックエミッション（AE）測定、電気抵抗（ER）測定等によりSiC/SiC複合材料の損傷許容性、強度異方性の解明を主目的とした。平成27年度は特に、前年度までに検討を進めてきたノッチ感受性について、今年度は新たにセンターホールを有する試験片を用いて、その具体的メカニズムの解明を含めて、総合的な評価を進めた。
具体的には、DIC法による表面損傷モニタリングとAE法による内部損傷モニタリングの併用により、き裂発生箇所の位置標定を行い、損傷蓄積過程の詳細を明らかにした。その結果、これまで検討を進めてきた両端ノッチ試験片と同様に、センターホール付き試験片を用いた引張強度試験においても、SiC/SiC複合材料のAE検出強度、比例限度強度及び破断強度はいずれの場合もノッチ鈍感であることを確認した。特に、DIC解析結果より、センターホール端部での比較的顕著な応力集中を確認したが、応力の再分配により破壊が緩慢に進むことを視覚的に捉えることができた。また、繰り返し負荷試験により損傷蓄積の理解を進め、AEエネルギーの蓄積挙動との関係を明らかにし、寿命予測の基盤となる知見を得た。
並行して、交流インピーダンスによるER法を適用し、損傷蓄積過程の評価を行った。その結果、AE蓄積挙動と同調して、繊維/マトリックス界面の損傷によるものと思われる電気抵抗の変化を捉えた。本結果より、実環境下で直接のAE計測が困難な場合のオプションとしての活用が十分期待できる見通しを得た。
以上より、SiC/SiC複合材料は様々な表面欠陥に対して、応力集中が決してなくなることはないが、総じてノッチ鈍感であり、これらの表面欠陥があったとしても、破壊が加速的に進行するわけではないことを明らかにした。つまり、表面欠陥の有無が材料寿命を決定しないことを示唆する結論を得た。
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