カーボンナノファイバー添加SiC/SiC複合材料の微細組織観察

Microstructure observation of SiC/SiC composites dispersed with carbon nanofiber fabricated by conventional processes

田口 富嗣; 長谷川 良雄*; 井川 直樹   ; 社本 真一  

Taguchi, Tomitsugu; Hasegawa, Yoshio*; Igawa, Naoki; Shamoto, Shinichi

これまでにわれわれは、高熱伝導率を有するカーボンナノファイバー(CNF)をSiC/SiC複合材料に添加することで、複合材料の高熱伝導化に成功した。しかしながら、CNFを添加することにより、機械強度のわずかな減少も観察された。そこで本研究では、SiC/SiC複合材料の機械的・熱的性質に及ぼすCNF添加の影響について、微細組織観察結果から検討した。その結果、CNF添加により、複合材料中に存在する気孔の形状が、平板形状から等方形状に変化した。このため、熱の伝導方向を阻害する気孔が減少し、熱伝導率が向上したものと考えられる。また、破面観察結果から、SiC長繊維だけでなく、CNFの引き抜けも観察された。これは、破壊時にCNFとマトリックス間にマイクロクラックが生じたことを示しており、このために強度及び弾性率がわずかに減少したと推察される。

The SiC/SiC composites with and without carbon nanofiber (CNF) were fabricated by polymer impregnated and pylorysis (PIP) and chemical vapor infiltration (CVI) processes. Microstructure observations of the SiC/SiC composites with and without CNF were performed. According to TEM observation, neither crack nor pore existed in the interphase between CNF and SiC matrix while some pore was observed in the SiC matrix. The SEM observation of fracture surface indicated that not only pull-out of SiC fibers but also pull-out of CNF were observed in the SiC/SiC composites with CNF.