繊維強化セラミックスの誘電特性を用いた非接触・非破壊損傷検出による残存強度の測定

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350358
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 香川 豊 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50152591)
• 研究分担者: 本田 紘一 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (80092328) ; 石川 敏弘 宇部興産(株)研究所, 機能材第一研究部, 研究部長 ; 朱 世杰 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (60283032)
• キーワード: SiC繊維 / SiCマトリック / 複合材料 / 損傷 / 誘電率 / 破壊 / 電磁波

研究概要

平成14年度に作製した非接触・非破壊誘電特性測定システムを用い、「損傷が未知の試験片レベルの複合材料」の誘電特性(P)の測定から、損傷パラメータ(D)と残存特性(R)の推定を試みた。推定値と損傷を導入した材料の残存特性(R)の結果を比較し、システムの有効性を検証することを行った。
まず、任意の荷重・酸化損傷を加えた試験片レベルのSiC/SiCの誘電特性(P)を測定し、材料の引張り試験より損傷パラメータ(D)と残存強度(R)を求める。その結果から、力学負荷と酸化による複合損傷を評価し、損傷量と残存強度の推定を行った。その結果、損傷量の測定は十分な精度で行うことが可能であることが確認された。測定量と残存強度の関係は引き続き検討中である。構造部材として任意の形状を持つSiC/SiCの誘電特性(P)を求める方法を検討した。構造体から切り出した試験片レベルの材料の誘電特性(P)との比較を行った。今後はこれらの研究を総合的に検討し、検査システムの確立を目指す。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kagawa, Y.Imahashi, H.Iba, T.Naganuma, K.Matsumura: "Effect of Electrical Resistivity of Si-Ti-C-O Fiber on Electromagnetic Wave Penetration Depth of Short Fiber-Dispersed Composites"Journal of Materials Science Letteres. 22. 159-161 (2003)
• [文献書誌] H.Kakisawa, T.Mamiya, S.Q.Guo, W.H.Liu, S.Zhu, Y.Kagawa: "Fabrication and Mechanical Properties of Woven Al_2O_3 Fiber-ZrO_2 Matrix Minicomposite Reinforced Al_2O_3 Matrix Composites by Slurry Infiltration-Sintering Pro"Materials Science and Technology. Vol.19. 1681-1687 (2003)
• [文献書誌] Y.Kim, Y.Kagawa, S.Zhu: "Application of a Tough Surface Layer to a Fiber-Bonded Composite"Journal American Ceramics Society. 86(9). 1612-1615 (2003)
• [文献書誌] P.Chivavibul, M.Enoki, Y.Kagawa: "Effect of Gage Length on Tensile Strength and Failure Strain of Woven Fabric Al_2O_3 Fiber-ZrO_2 Minicomposite-Reinforced Al_2O_3 matrix Composite"Journal of Materials Science Letters. 22. 495-498 (2003)
• [文献書誌] T.Mamiya, Y.Kagawa, M.Tanaka, M.Sato: "Nano-Surface-Modification Effect of Si-Ti-C-O Fiber on Tensile Fracture Behavior of Woven Fabric SiC Matrix Composites"Journal of Materials Science Letters. 22. 1551-1555 (2003)
• [文献書誌] S.J.Zhu, J.W.Cao, M.Mizuno, Y.Kagawa: "Effect of loading rate and temperature on monotonic tensile behavior in an enhanced SiC/SiC composite"Scripta Materialia. 50(3). 349-352 (2003)