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セラミックス系複合材料用強化繊維の高温クリープ挙動と耐環境特性

研究課題

研究課題/領域番号 11450255
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 複合材料・物性
研究機関大阪府立大学

研究代表者

岡村 清人  大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (70005974)

研究分担者 片瀬 嘉郎 (片瀬 喜郎)  大阪府立大学, 工学研究科, 助手 (00081373)
成澤 雅紀  大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (00244658)
下尾 聰夫 (下尾 聡夫)  大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (10081374)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
11,400千円 (直接経費: 11,400千円)
2001年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2000年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1999年度: 8,200千円 (直接経費: 8,200千円)
キーワード高温クリープ特性 / セラミックス系複合材料 / 炭化ケイ素系繊維 / 高温酸化 / 継続酸化 / プレカーサーポリマー / 高温クリープ装置 / 活性酸化 / セラミック繊維 / 高温クリープ線性
研究概要

平成11年度〜13年度の研究期間に、セラミックス系複合材料用強化繊維として3種類の炭化ケイ素(SiC)系繊維(非晶質繊維のNicalon(SiC_<1.34>O_<0.36>)、微結晶質繊維のHi-Nicalon(SiC_<1.39>O_<0.01>)、化学量論組成の焼結繊維Hi-Nicalon-TypeS (SiC_<1.05>))を用いて、大気中およびアルゴン雰囲気中での高温引張クリープ挙動と耐環境特性の研究を行った。先ず、上記3種類の繊維について、耐環境特性として、酸化挙動を調べた。酸化には、繊維表面に形成した酸化皮膜が保護皮膜となる保護酸化と継続的に酸化が進行する継続酸化があり、継続酸化はSiCにとって極めて過酷な反応である。研究の結果、保護酸化から継続酸化に変わる酸素分圧はNicalonが最も高くHi-Nicalon、Hi-Nicalon-Type Sの順に低くなっていた。そして分圧は、繊維中に含まれる非晶質Si-C-O相に依存すことを明らかにした。従って、この相がほとんど含まれないHi-Nicalon-Type Sの転移分圧が最も低い。次いで、高温引張クリープ挙動を調べるに当たり、主要設備である、直径約10μmの極細繊維用高温引張クリープ試験機を特注により作製した。本試験機を用いて大気中での定常クリープ挙動を調べた。本実験では、保護酸化のみが起こり、繊維の特性に大幅な劣北は起こらなかった。アルゴン雰囲気中での実験に際して、装置全体を開閉可能な密室を作製して実験を行った。その結果、繊維表面に酸化反応を示すシリカ層は観察されなかった。両者の雰囲気下でのHi-Nicalon-Type Sの定常クリープ挙動に違いは観察されず、見かけの活性化エネルギーは約680kJ/mol、応力指数は約3.8であり、その機構は転位の運動に支配されると考えられる。なおNicalon、Hi-Nicalonはそれぞれ拡散と粒界に支配される。以上の研究結果は、国内外から注目され、Hi-Nicalon-Type S繊維がセラミックス系高信頼性複合材料用強化繊維として最も優れていることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (57件)

  • [文献書誌] 岡村清人: "セラミックス系複合材料への応用における前駆体ポリマーの最近の話題"名古屋工業大学共同研究センターニュース. 14(10). 26-33 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Shimoo, K.Okamura, I.Tsukada, T.Seguchi: "Thermal Stability of Low-Oxygen SiC Fibers Fired under Different Conditions"J. Mater. Sci.. 34(12). 6523-5631 (1999)

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  • [文献書誌] 岡村清人: "耐熱性繊維"繊維と工業(繊維学会誌). 56(2). 52-56 (2000)

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  • [文献書誌] T.Shimoo, F.Toyada, K.Okamura: "Thermal Stability of Low-Oxygen Silicon Carbide Fiber (Hi-Nicalon) Subjected to Selected Oxidation Treatment"J. Am. Ceram. Soc.. 83(6). 1450-1456 (2000)

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  • [文献書誌] T.Shimoo, F.Toyoda, K.Okamura: "Oxidaion Kinetics of Low-Oxygen Silicon Carbide Fiber"J. Mater. Sci.. 35(7). 3301-3306 (2000)

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  • [文献書誌] K.Sano, M.Narisawa, Y Katase, K.Okamura: "Creep behavior of advanced SiC-based fibers at high temperatures"Proceedings of the 10th Iketani Conference on Materials Research toward the 21st Century. 535-534 (2000)

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  • [文献書誌] 下尾聰夫, 竹内博, 武田道夫, 岡村清人: "化学量論的炭化ケイ素系繊維(Hi-Nicalon-S)の酸化速度と機械的特性"J. Ceram. Soc. Japan. 108(12). 1096-1102 (2000)

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  • [文献書誌] T.Shimoo, Y.Morisada, K.Okamura: "Oxidation Behavior of Si-C-O Fibers (Nicalon) under Oxygen Partial Pressures from 10^2 to 10^5 Pa at 1773 K"J. Am. Ceram. Soc.. 83(12). 3049-3056 (2000)

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  • [文献書誌] T.Shimoo, M.Ito, K.Okamura, M.Takeda: "Effect of Vacuum Heat Treatment on Electron-Beam -Irradiation-Cured Polycarbosilane Fibers"J. Am. Ceram. Soc.. 84(1). 111-116 (2001)

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  • [文献書誌] M.Narisawa, K.Sano, Y.Katase, K.Okamura, T.Ishikawa: "Temperature-Atmosphere Dependence of Creep Behavior of Advanced SiC-Based Fibers"Proceedings of the 7th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures. 281-285 (2001)

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  • [文献書誌] T.Shimoo, H.Takeuchi, K.Okamura: "Thermal Stability of Polycarbosilane-Derived Silicon Carbide Fibers under Reduced Pressures"J. Am. Ceram. Soc. 84(3). 566-570 (2001)

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  • [文献書誌] T.Shimoo, T.Morita, K.Okamura: "Oxidation of pow-Oxygen Silicon Carbide Fibers (Hi-Nicalon) in Carbon Dioxide"J. Am. Ceram. Soc. 84(12). 2975-2980 (2001)

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  • [文献書誌] T.Shimoo, K.Okamura, T.Yamanaka: "Oxidation behavior of Si-C-O fibers (Nicalon) in alumina"J. Mater. Sci.. 36. 4137-4143 (2001)

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  • [文献書誌] 岡村清人: "高温複合材料における強化繊維の発展"まてりあ. 40・2. 117-121 (2001)

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  • [文献書誌] T.Shimoo, H.Takeuchi, K.Okamura: "Effect of reduced. pressure on oxidation and thermal stability of polycarbosilane-deed SiC fibers"J. Mater. Sci., in printing. 37. (2002)

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  • [文献書誌] T.Shimoo, Y.Morisada, K.Okamura: "Acive-to passive oxidation transition of polycarbosilane-derived silicon carbide fibers heated in Ar-O2 gas mixtures"J. Mater. Sci., in printing. 37. (2002)

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  • [文献書誌] M.Narisawa, T.Shimoo, K.Okamura, M.Sugimoto, T.Seguchi(分担執筆): ""Ceramic Fibers from Polymer Precursors"Fine Ceramic Fibers(分担執筆)、edited by A.R.Bunsell and M.-H.Berger"Marcell Dekker, Inc., New York. 209-230 (1999)

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  • [文献書誌] K.Okamura(分担執筆): "Ceramic Fibers from Polymer Precursors(The Encyclopedia of Materials: Science and Technology)"Elsevier Science, England. (2001)

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  • [文献書誌] 岡村清人, 成澤雅紀(分担執筆): "有機原料からのSiCの合成(SiC系セラミック新材料 最近の展開)(日本学術振興会高温セラミック材料第124委員会編)"内田老鶴圃. 138-150 (2001)

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  • [文献書誌] K. Okamura: "Topics for the Application of Precursor Polymers to Ceramic Matrix Composites"Nagaya Institute of Technology,Ceter for Cooperative Research. 14(10). 26-33 (1999)

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  • [文献書誌] T. Shimoo, K. Okamura, I. Tsukada, and T. Seguehi: "Thermal Stability of Low-Oxygen SiC Fibers Fired under Different Conditions"J. Mater. Sci.. 34(l2). 5623-5631 (1999)

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  • [文献書誌] K. Okamura: "Heat-Resisting Ceramic Fibers"SEN'I GAKKAISHI. 56(2). 52-56 (2000)

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  • [文献書誌] T. Shimoo, F. Toyada, and K. Okamura: "Thermal Stability of Low-Oxygen Silicon Carbide Fiber (Hi-Nicalon) Subjected to Selected Oxidation Treatment"J. Am. Ceram. Soc.. 83(6). 1450-1456 (2000)

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  • [文献書誌] T. Shimoo, F. Toyoda, and K. Okamura: "Oxidaion Kinetics of Low-Oxygen Silicon Carbide Fiber"J. Mater. Sci.. 35(7). 3301-3306 (2000)

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  • [文献書誌] K. Sano, M. Narisawa, Y. Katase, and K. Okamura: "Creep Behavior of Advanced SiC-Based Fibers at High Temperatures"Proceedings of the 10th Iketani Conference on Materials Research toward the 21st Century. 535-534 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shimoo, H. Takeuchi, M. Takeda, and K. Okamura: "Oxidation Kinetics and Mechanical Property of Stoichimetric SiC Fibers (Hi-Nicalon-S)"J. Ceram. Soc. Jpn. 108(12). 1096-1102 (2000)

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  • [文献書誌] T.Shimoo, T.Morisada, and K.Okamura: "Oxidation Behavior of Si-C-O Fibers (Nicalon) under Oxygen Partial Pressures from 10^2 to 10^5 Pa at 1773 K"J. Am. Ceram. Soc.. 83(12). 3049-3056 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shimoo, M. Ito, K. Okamura, and M. Takeda: "Effect of Vacuum Heat Treatment on Electron-Beam-Irradiation-Cured Polycarbosilane Fibers"J. Am. Ceram. Soc.. 84(1). 111-116 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Narisawa, K. Sano, Y. Katase, K. Okamura, and T. Ishikawa: "Temperature-Atmosphere Dependence of Creep Behavior of Advanced SiC-Based Fibers"Proceedings of the 7th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures. 281-285 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shimoo, K. Okamura, and T. Yamanaka: "Oxidation Behavior of Si-C-O Fibers (Nicalon) in Alumina"J. Mater. Sci.. 36. 4137-4143 (2001)

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  • [文献書誌] T. Shimoo, H. Takeuchi, and K. Okamura: "Thermal Stability of Polycarbosilane-Derived Silicon Carbide Fibers under Reduced Pressures"J. Am. Ceram. Soc.. 84(3). 566-570 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shimoo, T. Morita, and K. Okamura: "Oxidation of Low-Oxygen Silicon Carbide Fibers (Hi-Nicalon) in Carbon Dioxide"J. Am. Ceram. Soc.. 84(12). 2975-2980 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Okamura: "Development of Reinforcement Ceramic Fibers on High-Temperature Composite Material"Materia Japan. 40(2). 117-121 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shimoo, H. Takeuchi, and K. Okamura: "Effect of Reduced Pressure on Oxidation and Thermal Stability of Polycarbosilane-Derived SiC Fibers"J. Mater. Sci. (in printing).

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shimoo, Y. Morisada, and K. Okamura: "Acive-to Passive Oxidation Transition of Polycarbosilane-Derived Silicon Carbide Fibers Heated in Ar-O_2 Gas Mixtures"J. Mater. Sci. (in printing).

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Narisawa, T. Shimoo, K. Okamura, M. Sugimoto, and T.Seguchi: "Ceramic Fibers from Polymer Precursors Fine Ceramic Fibers edited by A. R. Bunsell and M.-H. Berger"Marcell Dekker, Inc., New York. 209-230 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Okamura: ""Ceramic Fibers from Polymer Precursors" The Encyclopedia of Materials : Science and Technology edited by K. H. J. Buschow, R. W. Cahn, M. C. Flemings et al."Elsevier Science, England. (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Okamura, M. Narisawa: ""Synthesis of SiC from Organics" Advanced SiC Ceramics editaed by the 124th committee on High-Temperature Ceramic Materials in JSPS"Uchidaroukakuho, Japan. 188-151 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Narisawa, K.Sano, Y.Katase, K.Okamura, T.Ishikawa: "Temperature-Atmosphere Dependence of Creep Behavior of Advanced SiC-Based Fibers"Proceedings of the 7th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures. 281-285 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimoo, M.Ito, K.Okaimra, M.Takeda: "Effect of Vacuum Heat Treatment on Electron -Beam -Irradiation-Cured Polycarbosilane Fibers"J.Am.Ceram.Soc.. 84(1). 111-116 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimoo, H.Takeuchi, K.Okamura: "Thermal Stability of Polycarbosilane-Derived Silicon Carbide Fibers under Reduced Pressures"J.Am.Ceram.Soc.. 84(3). 566-570 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimoo, T.Morita, K.Okamura: "Oxidation of Low-Oxygen Silicon Carbide Fibers (Hi-Nicalon) in Carbon Dioxide"J.Am.Ceram.Soc.. 84(12). 2975-2980 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimoo, K.Okamura, T.Yamanaka: "Oxidation behavior of Si-C-O fibers (Nicalon) in alumina"J.Mater.Sci.. 36. 4137-4143 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 岡村清人: "高温複合材料における強化繊維の発展"まてりあ. 40・2. 117-121 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimoo, H.Takeuchi, K.Okamura: "Effect of reduced pressure on oxidation and thermal stability of polycarbosilane-derived SiC fibers"J.Mater.Sci., in printing. 37. (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimoo, Y.Morisada, K.Okamura: "Acive-to passive oxidation transition of polycarbosilane-derived silicon carbide fibers heated in Ar-O2 gas mixtures"J.Mater.Sci., in printing. 37. (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Okamura(分担執筆): "Ceramic Fibers from Polymer Precursors (The Encyclopedia of Materials : Science and Technology)"Elsevier Science, England. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 岡村清人・成澤雅紀(分担執筆): "有機原料からのSiCの合成(SiC系セラミック新材料 最近の展開(日本学術振興会高温セラミック材料第124委員会編)"内田老鶴圃. 138-150 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 岡村清人: "耐熱性繊維"繊維と工業. 56巻・2号. 52-56 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimoo,F.Toyoda,K.Okamusa: "Thermal Stability of Sow-Oxygen Silicon Carbide Fiber (Hi-Nicals Subjected to selected Oxidation Treatment"J.Qm.Cesam.Soc.. 83巻・6号. 1450-1456 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimoo,F.Toyoda,K.Okamusa: "Qxidation kinetics of low-Qxygen silicon carbids fiber"J.Mates.Sci.. 35巻. 3301-3306 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sans,M.Nasisawa,Y.Katase,K.Okamusa: "Creep behavior of advanced Sic-based fibers at high temperatures"Proceeding of the 10TH Iketani Conference on materials Research Toward the 21st Centesy. June 26-30 Kascujans. 535-536 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimoo,H.Takeuchi,M.Takeda,K.Okamusa: "化学量論的炭化ケイ素系繊維(HI-Nicalon-S)の酸化速度と機械的特性"J.Cesam.Soc.Japan. 108巻・12号. 1096-1102 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimoo,Y.Maisada,K.Okamusa: "Oxidation Behavior of Si-C-O Fibers (Nicalar) under Oxygon Pastcal Pressures breim 10^2 to 10^5 Pa at 1773K"J.Qm.Cesam.Soc.. 83巻・12号. 3049-3056 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 岡村 清人: "セラミックス系複合材料への応用における前駆体ポリマーの最近の話題"名古屋工業大学共同研究センターニュース. 14, 10. 26-33 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Shimoo, K. Okamura,I. Tsukada and T. Seguchi: "Thermal stability of low-oxygen SiC fibers fired under different conditions"J. Mater. Sci.. 34, 12. 5623-5631 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M. Narisawa, T. Shimoo, K. Okamura, M. Sugimoto and T. Seguchi: "書名:Fine Ceramic Fibers(分担執筆),題目:Ceramic Fibers from Polymer Precursors"Marcell Dekker, Inc., New York. 21 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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