Determining the fracture resistance of advanced SiC fiber reinforced SiC matrix composites

先進SiC繊維強化SiCマトリックス複合材料の破壊抵抗の評価

野澤 貴史; 加藤 雄大*; 岸本 弘立*

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

先進SiC/SiC複合材料はその優れた結晶性と化学量論組成から中性子照射に対して優れた耐性を示すことが知られている。特に破壊強度(又はひずみ)がある一定の照射条件下において劣化しないことが特定されている。一方で、微小な初期欠陥からの亀裂の進展挙動に関する知見は少ない。本研究は実設計に資する損傷を指標としたパラメーターである破壊抵抗に関する知見を獲得することを主目的とし、先進SiC/SiC複合材料の亀裂進展挙動を調査した。特に界面剥離、繊維の架橋、微細亀裂形成にかかわる不可逆エネルギーの定量化を試み、亀裂進展にかかわる正味のエネルギーを評価した。

One of the perceived advantages for highly-crystalline and stoichiometric SiC and SiC/SiC composites is the retention of fast fracture properties after neutron irradiation. Specifically, it has been clarified that the maximum allowable stress (or strain) limit seems unaffected in certain irradiation conditions. Meanwhile, understanding the mechanism of crack propagation from flaws is somehow lacking. This study aims to evaluate crack propagation behaviors of advanced SiC/SiC and to provide fundamentals on fracture resistance of the composites to define the strength limit for the practical component design. For those purposes, the effects of irreversible energies related to interfacial debonding, fiber bridging, and microcrack forming on the fracture resistance were evaluated.