Tensile and interfacial properties of SiC/SiC minicomposites

SiC/SiCミニコンポジットの引張・界面力学特性

小沢 和巳; 野澤 貴史; 谷川 博康

Ozawa, Kazumi; Nozawa, Takashi; Tanigawa, Hiroyasu

SiC/SiC複合材料は核融合ブランケット機能材料として研究開発が進められている。より損傷が許容される複合材料の創製のためには、照射前後での繊維/界面特性が系統的に理解される必要がある。この目的のためにはモデルコンポジット(ミニコンポジット)を用いたアプローチが適している。本研究では、高結晶性かつ近化学量論組成のSiC繊維を用いた非照射SiC/SiC複合材料の引張・界面強度特性に及ぼす繊維の違いと界面厚さに及ぼす影響を調べた。除負荷-再負荷サイクル引張試験とその後のヒステリシスループ解析や単繊維押し抜き試験の結果、(1)繊維表面粗さが界面摩擦応力、並びに応力ひずみ曲線やヒステリシスループ幅に代表される引張特性に顕著な影響を与えること、(2)界面層厚さも界面・引張強度特性に強い影響を及ぼすことが判明した。

A silicon carbide (SiC) matrix composite is a promising candidate for nuclear fusion energy applications. In order to design a damage tolerant composite, fiber/matrix interfacial properties with and without irradiation effects should be thoroughly and systematically understood. For this purpose an approach using model composites is considered to be suitable. This study examines the effects of different fibers and interphases on tensile and interfacial properties of non-irradiated SiC/SiC minicomposites which have high crystalline and near stoichiometric SiC fibers. As a result of the tensile unloading-reloading cyclic tests, following analysis of the hysteresis loops, and the single fiber push-out tests, (1) fiber surface roughness can significantly affect interfacial sliding stress and hence each tensile characteristic such as tensile strength/strain and hysteresis loop width, and (2) interphase thickness would also influence the interfacial and tensile properties.