セラミック連続繊維強化セラミックス基複合材料の界面強度特性の電顕内その場測定

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452090
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 武田 展雄 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (10171646)
• 研究分担者: 岸 輝雄 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40011085)
• キーワード: セラミックス / 複合材料 / 界面強度 / 電顕 / その場測定

研究概要

セラミック連続繊維強化セラミックス基複合材料は超耐熱性、軽量高強度、高靭性材料として注目されている。しかし、高強度、高靭性を与える基礎となる繊維ーマトリックス界面強度特性の研究は遅れている。これは界面強度特性測定の困難さにも起因する。本研究では、界面強度特性の理解には微視的レベルでの観察が不可欠であるという認識から、セラミック連続繊維強化セラミックス基複合材料の界面強度特性を、電子顕微鏡内で負荷中に、その場観察、その場測定することを目的とした。具体的には、まず、製造プロセスを制御し、界面結合状態を変化させた耐熱ガラス基SiC(PCS)およびSiC(CVD)繊維強化材、ムライト基SiC(CVD)繊維強化材の作製に成功した。ガラス基SiC(PCS)繊維強化材の作製は、繊維のカ-ボンコ-ティング厚さを変え、界面結合状態を変化させた。一方、ガラス基SiC(CVD)繊維強化材およびムライト基SiC(CVD)繊維強化材については、現有のホットプレスを用いた製造プロセスを制御し、界面剪断強度が一桁程度異なる試料の作製に成功した。また走査型電子顕微鏡内で、単繊維プルアウト試験、単繊維押込み試験、切欠き付き引張り試験などのミクロな試験が行える負荷装置を製作した。とくに、負荷中の低荷重ー変位関係を自動測定できるようにくふうするとともに、界面破壊プロセスのその場観察、その場測定を同時に行える装置とした。また、走査型超音波顕微鏡においても同様なその場観察、その場測定が行える装置を製作し、両者の比較を可能とした。自作の試験片の観察、測定は現在継続中である。

研究成果

• [文献書誌] O.Chen,P.Karandikar,N.Takeda,T.Kishi,W.tredway.K.Prewo: "Acoustic Emission Characterization of the Fracture Mechanisms of a GlassーMatrix Composite" Ceram.Eng.Sci.Proc.12(7ー8). 1586-1598 (1991)
• [文献書誌] Y.Yamade,Y.Kawaguchi,N.Takeda,T.Kishi: "Effect of Defects and Grain Size on Strength of Mullite Ceramics" Fracture Melchanics of Ceramics(Plenum Press). 9. (1992)
• [文献書誌] N.Takeda,C.Miyasaka,K.Nakata: "InーSitu Scanning Acoustic Microscopy for Damage Progress Characterization in Thermoplastic Composites" Nondestructive Testing and Evaluation. (1992)
• [文献書誌] 山出 善章,川口 善昭,武田 展雄,岸 輝雄: "SiC長繊維強化ムライト複合材料の界面破壊評価" 日本セラミック協会誌. (1992)