フエ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

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05302049
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岸 輝雄 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40011085)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Keywords: セラミックス / フェイルセーフ / ナノコンポジット / ハイブリッド複合材料 / 破壊 / 破壊靱性

Research Abstract

セラミックスの強度、破壊靱性を目指した微細構造の制御には粒子分散による複合化が有効な方法であり、最近セラミックスの力学特性の向上を目指したナノ粒子分散によるナノ複合材料に関する研究が進められている。今年度は、3種類のアルミナセラミック基ハイブリッド型のナノ粒子分散によるナノ複合材料について、分散相のナノ化のメカニズムやナノ粒子の粒内分散による微細構造の制御効果を検討した。
Al_2O_3/5vol%SiCナノ粒子分散複合材料:微粒子のSiCは粒内に存在するのに対し、より大きいSiCはアルミナSiCはアルミナの粒界に存在した。また、ナノ分散化過程はマトリックスの緻密化の程度と密接な関係があり、焼結が進むにつれてアルミナの粒界の移動によってアルミナの粒径が安定な大きさになり、分散SiCは粒内気孔のようにマトリックス内部に取り込まれていることがわかった。ナノ粒子分散により、強度、破壊靱性とも向上した。
Al_2O_3/SiC/YAGハイブリッド複合材料:ミクロサイズのYAG粒子とナノサイズのSiC粒子からなる等軸構造のAl_2O_3/SiC/YAGハイブリッド複合材料を製造することに成功した。アルミナの粒成長は抑制され、均質な微細構造が達成され、これにより力学的特性の向上が達成された。
Al_2O_3/LaAI_<11>O_<18>複合材料:繊維状の細長い強化相をもつ複合材料を製造した。強度、破壊靱性ともに強化相の体積含有率の増加とともに増加した。とくに破壊靱性は強化相のアスペクト比の増加とともに増加した。強化相による架橋およびクラックの偏向が高靱性化に寄与している。

Research Products

• [Publications] 横堀寿光: "短繊維強化高分子複合材料の疲労損傷形態と破壊過程" 日本材料強度学会誌. 29. 113-120 (1995)
• [Publications] K. Honda: "Analysis of Shear Stress Distribution in Pushout Process of Fibet-Reibforced Ceramics" Acta Metall Mater. 43. 1477-1487 (1995)
• [Publications] 蔭山健介: "セラミックス粒子分散ガラス基複合材料における第二層粒子による微視破壊過程の変化" 日本金属学会誌. 59. 140-144 (1995)
• [Publications] T. Hirono: "Microstructure and Mechanical Properties of Si_3N_4/SiC Composites" Materials Letters. 22. 249-254 (1995)
• [Publications] N. Takeda: "Micro-Deformation and Damage Analysis of CFRP Laminates by Micrc-Grid Methads" Rroc.4th Japan INT. SAMPE Symp. SAMPE Japan.921-926 (1995)
• [Publications] 榎 学: "AEによる粒子分散ガラス基複合材料の微視破壊評価" 第10回アコースティック、エミッション総合コンファレンス論文集. 219-224 (1995)