繊維強化セラミック基複合材料における界面を主とする材料設計学的研究

关注纤维增强陶瓷基复合材料界面的材料设计研究

• 批准号: 60420023
• 负责人: 梅川 荘吉
• 金额: $ 20.93万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
• 财政年份: 1985
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1985 至 1986
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-60420023/
• 关键词: FRC; 繊維強化セラミックス; 炭化ホウ素; 2ホウ化チタン; 焼結性; 繊維と母相の適合性; 被覆繊維; 破壊; 界面反応; 複合材料; ホウ化チタン; 炭化ケイ素ウィスカー; 材料設計; FRC; 繊維強化セラミックス; 炭化ホウ素; 2ホウ化チタン; 焼結性; 繊維と母相の適合性; 被覆繊維; 破壊; 界面反応; 複合材料; ホウ化チタン; 炭化ケイ素ウィスカー; 材料設計

咋年度の研究成果に基づき、本年度は焦点をしぼり、【B_4】Cを母相とするW繊維強化セラミックスをホットプレスを用いて作製し、繊維と母相の接合状態と界面反応、繊維の被覆効果、界面構造および機械的性質について調べた。被覆しないW繊維は母相と接合するが、W線内にBとCが拡散し、WBの生成が認められた。したがって拡散障壁として有効な被覆材が必要である。検討した被覆材はNb,Cr,TiB,Ti【Si_2】,Zr【O_2】,【Cr_2】【O_3】,【Al_2】【O_3】,TiC,Tin,Ti【O_2】およびTi【B_2】の11種類である。これらの複合材料の製造条件はホットプレスを用いた場合、【B_4】Cのち密化限界温度である1900℃,1時間の保持,真空度【10^(-5)】+orrである。TiNを除く被覆材は繊維と母相の拡散障壁としての効果が認められなかった。しかしいずれの被覆材においても界面の接合は良好であった。一般的傾向として接合した界面を有するFRCは繊維の周囲にクラックの存在が観察された。一方、TiNを繊維に被覆した場合、母相との界面反応は小さく、拡散障壁としての効果が著しいという結果が得られた。しかし冷却時(焼結の際の)にTiN被覆W繊維と母相の剥離が認められ、多重被覆の必要性を示唆する結果が得られた。W繊維/【B_4】C系複合材料の機械的性質については、例えば強度特性に関しては、W繊維を内包する【B_4】Cは強度の低下が???れるが、値のバラツキが改善されると共に見掛けの延性的な挙動が観察された。界面構造を明らかにする目的でイオンシンニングによる薄膜の作成を行なったが、現在までのところ電顕試料として良好なものは得られておらず、今後も作製条件を変えて検討して行きたい。本年度の成果はち密化が困難とされる【B_4】Cを母相としたW繊維強化セラミックスをホットプレスにより作成し、被覆効果のある物質が存在すること、繊維と母相の界面反応および機械的性質に関する知見が得られたことである。

根据2015年的研究结果，我们专注于今年，并使用热压媒体制作了W纤维增强的陶瓷作为矩阵，并研究了纤维和基质的粘结状态，纤维，界面结构和机械性能的涂层效果。未涂层的W纤维粘合到矩阵，但B和C散布在W线中，从而形成WB。因此，需要一种有效作为扩散屏障的覆层材料。研究的覆层材料为11种类型：NB，CR，TIB，TI [SI_2]，ZR [O_2]，[CR_2]，[O_3]，[AL_2]，[O_3]，TIC，TIC，TIC，TI，TI [O_2]和Ti [B_2]。使用热压时，这些复合材料的制造条件为1900°C，即[B_4] C的密度极限温度和真空度[10^（ - 5）]+ORR。除锡外的涂层材料没有显示出任何效果，因为纤维和基质之间的扩散屏障。但是，在两种涂料材料中，界面粘结都非常出色。一个普遍的趋势是，具有粘结界面的FRC在纤维周围存在裂缝。另一方面，当将锡涂在纤维上时，与基质的界面反应很小，并且可以显着获得作为扩散屏障的效果。然而，在冷却（烧结期间）期间观察到锡涂的W纤维和基质的剥离，表明需要多种涂层。关于W纤维的机械性能/[B_4]基于C的复合材料，例如，就强度性能而言，封闭W纤维的强度性能[B_4] C降低了强度，但值改善了值的变化并观察到明显的延性行为。我们已经使用离子变薄创建了薄膜来阐明界面结构，但是迄今为止，还没有获得良好的电子显微镜样品，我们希望通过改变制造条件来继续考虑它们。今年的结果是，使用[B_4] C的W纤维增强陶瓷（被认为难以致密的）是通过热按压力而产生的，并且发现了具有涂层效果的材料，并且获得了有关纤维和基质之间的界面反应的知识，并获得了知识。