アコースティックエミッション法による核融合炉用SiC/SiC複合材料の破損挙動の評価

Evaluation of failure behavior of fusion-grade SiC/SiC composites by acoustic emission

野澤 貴史; 小沢 和巳; 谷川 博康

Nozawa, Takashi; Ozawa, Kazumi; Tanigawa, Hiroyasu

核融合炉用SiC/SiC複合材料の最大の特徴は、繊維/マトリックス(F/M)界面での繊維の引き抜きによる擬延性を獲得することにある。本研究は、アコースティックエミッション(AE)法を適用することで、核融合炉用SiC/SiC複合材料の擬延性過程の詳細を解明することを主目的に、特にAEデータにウェーブレット解析を初めて適用することで破損時のAE挙動の時間応答について評価を行った。その結果、引張試験における応力-ひずみ曲線の比例限度応力以下において、マトリックスクラックの進展が開始し、F/M界面での繊維の滑りと同時に擬延性挙動に移行することが明らかとなった。今回の核融合炉用SiC/SiC複合材料は、その粗い繊維表面に起因して強い摩擦力を有することに起因しており、開発初期の材料系のようにF/M界面の摩擦力が弱いものと大きく異なるものである。

One of big advantages to utilize fusion-grade SiC/SiC composites is to obtain quasi-ductility by fiber pullouts at the fiber/matrix (F/M) interface. This study primarily aims to identify the detailed failure process of this class of composites by the acoustic emission technique. Specifically, the first attempt of the wavelet analysis is enable to evaluate the time-dependent behavior of AE response during the failure process. Test results show the crack initiation below the proportional limit stress in the stress vs. strain curve, followed by non-linear behavior by sliding at the proportional limit. The strong interfacial bonding and friction due to the rough fiber surface of the fusion-grade SiC/SiC composites sustain load even after matrix cracking until the load achieved the proportional limit and this is totally different from the behavior of the conventional weak interface composites.