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2020 年度 実績報告書

織物繊維強化セラミックス複合材料の高温変形分布計測

研究課題

研究課題/領域番号 19K14847
研究機関東京理科大学

研究代表者

井上 遼  東京理科大学, 工学部機械工学科, 講師 (60756295)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードひずみ分布 / 複合材料
研究実績の概要

CMCsがジェットエンジン用のタービンブレードとして利用されつつあるが、用途拡大を目指すには寿命予測が不可欠であり、さらには、損傷発生から破断に至る過程を力学的な観点から定量的に理解する必要がある。特に耐熱性にメリットのあるCMCsにおいては1000℃を超える環境での変形挙動、損傷発生・進展過程の理解が不可欠であるが、これまでの研究では伸び計などを利用し材料全体の変形量を測定しているに過ぎない。
申請者らのこれまでの研究において1000℃以上の環境で生じる変形や破壊を理解すべく超高温観察装置(High Temperature Observation System:以降HTOS)の構築に取り組んできた。このシステムにおいてはこれまで問題であった材料表面からの輻射の影響を光学フィルターでカットすると同時に、紫外線光源からの反射像を紫外線CCDカメラで撮像することによってコントラスト変化のないデジタル像を取得することが可能となっている。この特徴を活かし、変形前後のデジタル画像を画像相関法(Digital Image Correlation:以降、DIC法)によって解析することによって変形分布を可視化できる[1,2]。これらを利用すれば、高温材料の損傷・破壊挙動の理解につながると同時に、材料研究を支援するツールとなるのではないかと考え、研究を実施した。
本研究では前述のシステムを利用し、CMCs及びCMCsに必要となる耐環境コーティング(Environmental Barrier Coatings :EBCs)の高温での力学的負荷下における変形破壊挙動の解明を試みた。具体的には、高温で劣化しないパターンの開発、三次元変形分布の計測精度を明らかにした、さらにセラミックス系複合材料へ適用し実験系の有用性を実証した。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Optical imaging of surface strain distribution up to 1500°C: Development of micro‐speckle pattern2021

    • 著者名/発表者名
      Arai Yutaro、Inoue Ryo、Kakisawa Hideki
    • 雑誌名

      International Journal of Ceramic Engineering & Science

      巻: 00 ページ: 000

    • DOI

      10.1002/ces2.10083

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anisotropic crack propagation behavior for the silicon‐bond coat layer in a multilayer coated system2021

    • 著者名/発表者名
      Arai Yutaro、Inoue Ryo、Kakisawa Hideki
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Ceramic Technology

      巻: 18 ページ: 947~956

    • DOI

      10.1111/ijac.13679

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Si-Ti-Ni 三元系合金の溶融含浸法による CMC の作製と機械的特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      川田 悠太,井上 遼
    • 学会等名
      第28回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2020)
  • [学会発表] デジタル画像相関(DIC)法によるセラミックス材料の 3 次元表面変形測定2020

    • 著者名/発表者名
      神津 駿,井上 遼
    • 学会等名
      第28回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2020)
  • [学会発表] SiC繊維強化SiC複合材料の界面力学特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      川田 悠太,井上 遼
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第33回秋季シンポジウム
  • [学会発表] デジタル画像相関(DIC)法による高温でのひずみ分布可視化計測2020

    • 著者名/発表者名
      神津 駿, 井上 遼
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第33回秋季シンポジウム

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公開日: 2023-12-25  

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