Evaluation on fracture resistance of advanced SiC/SiC composites using single- and double-notched specimens

片ノッチ,両端ノッチ試験片を用いた先進SiC/SiC複合材料の破壊抵抗の評価

野澤 貴史; 加藤 雄大*; 岸本 弘立*; 香山 晃*

Nozawa, Takashi; Kato, Yutai*; Kishimoto, Hirotatsu*; Koyama, Akira*

高結晶性・化学量論組成を特徴とする先進SiC/SiC複合材料の最大の利点は、高温での化学的・物理的・機械的特性の安定性が著しく改善されたことにある。さらに、最適化された繊維/マトリックス界面はマトリックスクラック導入以後の擬延性過程に強く影響を及ぼすことも知られている。界面特性の重要性が指摘される一方で、先進SiC/SiC複合材料の亀裂進展過程に関する知見は乏しい。また、既存の試験法では界面作用や微小亀裂形成に要する不可逆的なエネルギー収支を必ずしも考慮しておらず、複合材料の破壊抵抗が厳密には正しく評価されていないのが実情である。本研究は破壊抵抗試験解析法の高度化を実施し、先進SiC/SiC複合材料の破壊抵抗の定量評価を試みる。

One of the advantages for highly-crystalline and stoichiometric silicon carbide (SiC) composites (advanced SiC/SiC) is improved stability of chemical, physical and mechanical properties at high-temperatures. Besides, it has been revealed that significant contribution from the optimized fiber/matrix (F/M) interface enables to give good quasi-ductility beyond matrix cracking. Though the importance of the F/M interfacial role is recognized, understanding the mechanism of crack propagation is insufficient. Meanwhile, the existing test methods to determine fracture resistance of composites, i.e., a critical energy required to propagate a crack, are not fully established because of very limited considerations on the influence of irreversible energies emerged by interaction at the F/M interface and microcrack forming. This study aims to develop a fracture resistance test methodology and to quantify the crack resistance of advanced SiC/SiC composites.