炭素繊維強化炭素複合材料の機械的特性の最適化に関する研究

碳纤维增强碳复合材料力学性能优化研究

基本信息

批准号：
07750770
负责人：
向後保雄
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Institute of Space and Astronautical Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750770/
关键词：
C C複合材料層間せん断強度層間破壊靱性 SiCウイスカー機械的特性

项目摘要

C/C複合材料は軽量で高温特性に優れることから、金属やセラミックスでは適用不可能な超高温域における耐熱構造材料としての適用が期待されているが、積層面内の強度靱性に比較して層間の強度靱性が著しく低いため(CFRPのおよそ1/10程度)、これが構造設計上の大きな制約となっている。本研究ではそのための方法として、わずかに板厚方向を強化した擬三次元強化C/C複合材料、及び積層材のマトリックス中に層間補強用にウイスカーを混入したC/C複合材料を検討の対象とし、C/C複合材料に対する最適設計のための基礎資料得ることを目的とした。本年度は主に基準となる二次元強化材(クロス積層材),マトリックスにSiCウイスカーを添加して層間を強化した二次元強化材について検討し、面内方向特性として引張および曲げ試験を行い、層間特性として層間せん断強度およびモードIおよびモードIIの層間破壊靱性の評価試験を行った。その結果SiCウイスカーの添加は層間特性の向上に対して極めて有効であり、5vol%の添加によって層間せん断強度で2.5倍,モードIおよびモードIIの破壊靱性値(臨界エネルギー開放率)でそれぞれ1.5倍および2.5倍に向上した。試験前後の材料組織観察および亀裂の進展状況の観察より、マトリックス自身および繊維束/マトリックス界面の強度の向上が層間特性を向上させたものと結論された。来年度は、本年度実施する事ができなかった、わずかに板厚方向を強化した擬三次元強化C/C複合材料についても同様の検討を行い、面内方向特性と層間特性の相関について検討する。

由于C/C复合材料重量轻且具有优异的高温性能，因此有望在金属和陶瓷无法使用的超高温范围内用作耐热结构材料，并提高层间的强度和韧性。极低（约为CFRP的1/10），这是结构设计的主要限制。在本研究中，作为实现这一目标的方法，我们将考虑在厚度方向上稍微强化的准三维增强C/C复合材料，以及在层压板基体中混有晶须的C/C复合材料本研究的目的是为C/C复合材料的优化设计获得基础数据。今年我们主要研究了标准二维增强材料（交叉层合材料）和在基体中添加SiC晶须强化层间的二维增强材料，进行了层间剪切强度和模式I的特性评价试验。和 II 型层间断裂韧性。因此，SiC晶须的添加对于改善层间性能极为有效；添加5vol%的SiC晶须使层间剪切强度提高2.5倍，模式I的断裂韧性值（临界能量释放率）提高。模式II提高了1.5倍，提高了2.5倍。通过对试验前后材料结构和裂纹扩展的观察，得出结论：通过提高基体本身和纤维束/基体界面的强度来改善层间性能。明年，我们将针对今年未能进行的厚度方向略有强化的准三维增强C/C复合材料进行类似的研究，并检验面内方向性能与厚度方向性能之间的相关性。层间特性。