接合部および先端複合材料の界面挙動の力学・物性

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02229103
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 岩本 信也 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (40028973)
• 研究分担者: 大塚 昭夫 名古屋大学, 工学部, 教授 (60022993) ; 大蔵 明光 宇宙科学研究所, 教授 (90013151) ; 須賀 唯知 東京大学, 工学部, 助教授 (40175401) ; 井関 孝善 東京工業大学, 工学部, 教授 (10016818) ; 石田 洋一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60013108)
• キーワード: 金属ーセラミック接合 / ろう付け / 破壊靱性 / 分子動力学 / 高分解能電子顕微鏡 / 濡れ / 界面 / 繊維強化,複合材料

研究概要

厳しい環境下での高腐食、超高温、高摩耗、熱衝撃、熱サイクルに耐える材料として、無機ー無機複合材料、金属基複合材料、無機ー金属複合材料などが挙げられるが、このような異種相、異種材料接合界面の物性、力学研究および表面物性の解明を必要としている。
材料グル-プとしては、石田は、「接合界面の構造と力学的挙動の研究」を担当し、接合界面の微細構造を高分解能電子顕微鏡を用いて観察し、ニッケル・窒化ケイ素固相接合界面にて、多結晶体同志の接合に拘らず、特別な方位関係にある界面が高頻度に生成されることを見出している。また走査型トンネル効果顕微鏡による破断面観察の第1段として、ビスマス系超伝導酸化物の単結晶ヘキ界面(001)面にスッテプ構造と周期構造を認めたことから、この機器の異種接合界面破断面の解析に有効であることを実証した。井関は、炭化ケイ素とステンレス鋼の接合にさいして、残留応力の極少化のためのステンレス鋼の厚みの決定を、岩本は電子論と溶融金属の濡れの観点から、異種接合界面への拡散障壁材の知見を示している。須賀は、「接合界面の破壊過程に関する研究」から、分子動力学的手法による界面き裂に関する検討から、き裂内面の変化が弾性解による結果とよく一致すること、界面にせん断変形が生じない場合には、破壊靱性値もほぼ良い一致を示すことから、本法の適用が有効な手段となり得ることを実証した。大蔵、香川は、「炭化ケイ素繊維強化チタン複合材の界面挙動と力学挙動」について提示し、界面生成炭化チタンの過度の界面反応生成阻止の必要性と応力緩和機構を併せもつ最適プロセスの確立に成功している。
力学グル-プの代表として、大塚は、セラミックスが持つ固有の欠陥からの破壊進展挙動に較べ、巨視き裂の進展速度は、欠陥の有無に拘らず応力繰り返しにより加速されることを認めている。

研究成果

• [文献書誌] K.Ikegami,T.Takeshita,K.Matsuo,T.Sugibayashi: "Strength of Adhesively Bonded Scarf Joins Between Glass Fiber Reinforced Plastics and Metals" Proceeding of Structural Adhesive in Engineering II. 157-159 (1989)
• [文献書誌] T.Izeki: "Effects of External Stress on Defect Annihilation and Bubble Swelling During Annealing of NeutronーIrradiated Sillicon Carbide" J.Am.Ceram.Soc.73 8. 2435-2440 (1990)
• [文献書誌] Kaku,T.Izeki: "SiC AgーCuーx%Tiろう材合金によるぬれと接合" セラミックス論文誌. 98(6). (1989)
• [文献書誌] R.Maeda,H.Yamamoto: "Low temperature bonding using friction in a vacuum." Proceeding of the MRS International at Meeting on Advanced Materials. 18. 263 (1989)
• [文献書誌] 前田 龍太郎,山本 秀夫: "スパッタ中間層を利用したアルミナとアルミニウム合金の真空中低温接合" 機械技術研究所所報. 44(3). 55 (1990)
• [文献書誌] 須賀 唯知: "表面活性化によるAlおよびCu常温接合界面のTEM観察" 日本金属学会誌. 54. 713-719 (1990)
• [文献書誌] Suga,Suzuki,Miyazawa: "窒化けい素焼結体のメカノケミカルポリシング" 精密工学会誌. 55 12. 2247 (1989)
• [文献書誌] 市川 昌弘: "界面き裂の解析に対する二.三の考察" 日本機械学会第67期通常総会講演会講演論文集. Vol.A. 72-74 (1990)
• [文献書誌] 市川 昌弘: "異材界面き裂の弾性解析と接合体の強度評価に関する考察" 日本機械学会論文集(A). 58. (1992)
• [文献書誌] N.Iwamoto,N.Umesaki,K.Ohnishi: "Silicon Carbide Joining with NiーBased Alloys" Proc.1st Japan Int'l SAMPE Symp.1424-29 (1989)
• [文献書誌] N.Iwamoto,Y.Makino,H.Yokoo: "Interfacial Reaction Between Zirconia and Carbon Steel" Ceram.Eng.Sci.Proc.10. 1722-1734 (1989)
• [文献書誌] K.Ikegami: "Strength of Adhensively Bonded Scarf Joints between Glass FibreーReinforced Plastics and Metals" Int.J.Adhesives. 10(3). 199-206
• [文献書誌] Y.Ishida: "Characterization of CeramicーJoined of Interfaces" Mat.Trans.JIM. 31. 545 (1990)
• [文献書誌] Y.Ishida: "Frontiers of Interfacial and Atomic Structures Studies" J.de Physiq.C1. 13 (1990)
• [文献書誌] 大塚 昭夫: "清的引張及び繰越し引張.圧縮負荷を受ける窒化けい素セラミックス、ガラスおよびガラスセラミックの強度特性" 第35回材料強度と破壊総合シンポジウム論文集. 35. 77-86 (1990)
• [文献書誌] Y.Kagawa: "Thermal Expansion Behavior of the Si3N4ーWhiskerーReinforced SodaーBorosilicate Glass Matrix Composite" J.Am.Ceram.Soc.72(6). 1092-1094 (1989)
• [文献書誌] 岩本 信也・須賀 唯知: "セラミックス接合工学" 日刊工業新聞社, 285 (1990)
• [文献書誌] 香川 豊(共著): "セラミックス基複合材料" アグネ承風社, 301 (1990)
• [文献書誌] N.Iwamoto: "Silicon Nitrideー1" Elsevier Applied Science Eds.S.Somiya,M.Mitomo,M.Yoshimura, 26 (1990)
• [文献書誌] N.Iwamoto: "Silicon Carbide Ceramicsー2" Elsevier Editorial Services Eds.Somoya,Inomata, (1991)
• [文献書誌] 岩本 信也: "核融合特別成果" 文部省,
• [文献書誌] N.Iwamoto: "Aluminum Nitride Ceramics"