SiC/SiCモデル複合材料の界面力学特性評価

Interfacial property evaluation of SiC/SiC model composites

小沢 和巳; 野澤 貴史; 谷川 博康; 加藤 雄大*; Snead, L. L.*

Ozawa, Kazumi; Nozawa, Takashi; Tanigawa, Hiroyasu; Kato, Yutai*; Snead, L. L.*

先進SiC/SiC複合材料は核融合DEMO炉の候補材料である。4種類の単繊維束(Hi-Nicalon Type-S (HNLS), Tyranno-SA3, Sylramic, Sylramic-iBN)に化学気相浸透法を用いてマトリックスを付与させた一方向繊維強化SiC/SiCモデル複合材料(ミニコンポジット)を用いて、除荷・再負荷サイクル引張試験による界面強度特性評価を実施した。サイクル引張試験後のヒステリシスループ解析の結果、Tyranno-SA3, Sylramic, Sylramic-iBN複合材料の引張強度は界面摩応力の増加とともに増加していたが、HNLS複合材料はこれに当てはまらなかった。HNLS複合材料は、他に比べ大きな径方向残留引張応力とより平滑な表面繊維粗さに起因して最大の引張強度が達成されたと考えられる。一方で、他の3種類の複合材料では、比較的大きな繊維表面粗さによって生じるクランピング応力の影響を引張強度が強く受けていることが考えられる。

An advanced SiC/SiC composite is a candidate material for fusion DEMO reactor. Four types of model unidirectional SiC/SiC composites (minicomposites) with variations in fiber (Hi-Nicalon Type-S (HNLS), Tyranno-SA3, Sylramic and Sylramic-iBN) by chemical vapor infiltration method were evaluated for tensile and fiber/matrix interfacial properties. The ultimate tensile strength (UTS) increased with the interfacial sliding stress () obtained by the hysteresis loop analysis for Tyranno-SA3, Sylramic and Sylramic-iBN. However, this was not the case for the HNLS composite. The composite achieved high UTS due to very low , arising from the larger residual radial tensile stress and smooth fiber surface. In contrast, the fracture behavior of the other composites may have been strongly affected by the clamping stress produced by the relatively rough fiber surfaces.