フェイルセーフの概念に基づくハイブリッド型セラミック基複合材料の開発

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05302049
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岸 輝雄 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40011085)
• 研究分担者: 横堀 寿光 東北大学, 工学部, 助教授 (00124636) ; 高橋 清 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (10010795) ; 肥後 矢吉 東京工業大学, 精密工学部研究所, 教授 (30016802) ; 榎 学 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (70201960) ; 新原 晧一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40005939)
• キーワード: セラミックス / ナノコンポジット / ハイブリッド複合材料 / フェイルセーフ / 力学的特性

研究概要

本研究は高温特性に優れ、強度の向上が示されたセラミックナノコンポジットと、き裂進展抵抗(破壊靭性)に著しい向上の見られる長繊維強化セラミック複合材料とを組合わせた、ハイブリッド型セラミック基複合材料の開発を目的とする。この時重要なコンセプトは、小さく壊して全体の破壊を阻止することにより、破壊靭性を向上させるフェイルセーフの概念にある。セラミックナノコンポジットと長繊維強化セラミックは、それぞれ独立に研究が進められてきた経緯により、ハイブリッド化の製造手法およびハイブリッド化に伴う破壊挙動のメカニズムが未知であり、その結果、力学特性の定量評価法が確立していない。そこで本研究では、
1.ハイブリッド化に適したマトリックスとしてのセラミックナノコンポジットの製造
2.長繊維表面のコーティングによる界面剥離挙動の制御により、ハイブリッド複合材料を作製し、多岐にわたる使用環境を考慮
3.各種力学環境における破壊機構の解明
を行なった。また、ハイブリッド複合材料中の破壊がnm〜mmの各レベルで生じると予想される点から、
4.ミクロ破壊の概念に基づき、各破壊レベルを総合的に取扱う破壊の力学の確立
を目指した。

研究成果

• [文献書誌] N.Takeda et al.: "Microscopic Fatigue Damage Tolerance of CFRP Cross-Ply Laminates" Proc.3rd Japan Int.SAMPE Symp.1. 433-438 (1993)
• [文献書誌] Y.Kagawa et al: "Measurement of Interfacial Shear Stress by Push-in Technique in SiC-LAS Matrix Composite" Proc.3rd Japan Int.SAMPE Symp.1. 537-541 (1993)
• [文献書誌] M.Enoki et al.: "A Stochastic Process Approach to Fracture Process of SiC Fiber-Reinforced Glass Composites" Proc.3rd Japan Int.SAMPE Symp.1. 542-546 (1993)
• [文献書誌] N.Takeda et al.: "Damage Progress Modeling of SiC Fiber Reinforced Brosilicate Glass Matrix Composites" Proc.3rd Japan Int.SAMPE Symp.1. 553-558 (1993)
• [文献書誌] T.Kishi et al.: "Microstructure and Toughening Mechanism of TiB_2-ZrO_2 Composites" Proc.3rd Japan Int.SAMPE Symp.1. 630-635 (1993)
• [文献書誌] M.Enoki et al.: "Processing and Mechanical Properties of Alumina-Based Hybrid Composites by Particulate-Reinforcemene" Proc.3rd Japan Int.SAMPE Symp.1. 651-656 (1993)