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井川 直樹; 田口 富嗣; 野澤 貴史*; Snead, L. L.*; 檜木 達也*; McLaughlin, J. C.*; 加藤 雄大*; 實川 資朗; 香山 晃*
Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(2-4), p.551 - 554, 2005/02
被引用回数：47 パーセンタイル：82.48(Chemistry, Multidisciplinary)SiCは高温機械特性や中性子照射下での低放射化特性等に優れているが、低い靱性や脆性破壊挙動が問題である。SiC繊維で強化したSiC複合材料は、SiCの持つこれらの欠点を大きく改善させたものであり、核融合炉の第一壁等を始めとした構造材料として期待されている。近年、従来よりも高温安定性や耐酸化性に優れた高結晶性SiC繊維が開発され、一層の機械特性等の向上が期待されている。本報では、これら新繊維を用い、機械特性の向上を目標として、低放射化特性に最も優れた手法である化学気相浸透法を用いた複合材料作製の最適化を行った。作製時の原料ガスやキャリアガスの流量等を変化させることにより、従来よりも複合材料の緻密化,均質化が達成できた。また、複合材料中のSiC繊維割合を増加させることにより気孔が減少することがわかった。SiC繊維-母相間の界面材として、カーボン層あるいはC/SiC多層を採用し、界面材の厚みに対する引張機械特性評価を行った。50
300nmの界面材厚さ範囲では、引張機械特性の厚み依存性が極めて小さく、この結果、界面材の薄膜化が可能であり、耐照射性の向上が期待できること、また、界面材厚みに対する設計誤差の許容範囲が拡大することを見いだした。
山田 禮司; 井川 直樹; 田口 富嗣
Advanced SiC/SiC Ceramic Composites: Developments and Applications in Energy Systems; Ceramic Transactions Vol. 144, p.289 - 299, 2002/00
SiC/SiC複合材料の熱拡散率測定の計算機シミレーションを有限要素法で行った。SiC繊維とマトリックスの熱伝導率及びSiC繊維の体積率をパラメータに、複合材料の熱拡散率の計算を200
と900のケースで行った。その結果、一般のSiC繊維では繊維体積の増加とともにSiC/SiC複合材料の熱拡散率は減少するが、結晶性に優れかつ結晶粒の大きなSiC繊維の場合には減少することは無く、むしろマトリックスの熱伝導率が比較的小さい場合、SiC繊維の増加とともにより大きな値を示した。これらの傾向は、絶対値を別にすれば、200及び900において共通に見られた。
井川 直樹; 田口 富嗣; 山田 禮司; 實川 資朗
Ceramic Engineering and Science Proceedings (24th Annual Conference on Composites, Advanced Ceramics, Materials, and Structures: B), 21(4), p.237 - 242, 2000/09
SiC/SiC複合材料は低誘導放射化性や耐熱性に優れているため、核融合炉用構造材料として期待されている。一般的なSiC/SiCでは、BNを繊維-母相間界面材料として使用することで高い機械特性を実現している。しかし核融合炉環境下では、化学反応性や放射化の点からBNの使用が困難であり、これに代わる界面材料が必要である。本研究では低放射化と高い耐照射性が期待できるMg-Si-Al-O系界面材料の開発の一環として、アルコキシド法によるSiC繊維上へのコーティング層の作製と特性評価を行った。[Al]
=0.5Mのコーティング溶液の場合、2回のDIP処理により繊維表面にほぼ均一にコーティング層を形成できた。このコーティング層は、MgO,Al
O
,SiOとMg
Al
Si
Oの混合相で構成されていた。1420における熱処理後のコーティング繊維の引張強度(1.6~1.2GPa)は非コーティング繊維(1.7GPa)に比べ若干低下した。
出崎 亮*; 成澤 雅紀*; 岡村 清人*; 杉本 雅樹; 森田 洋右; 瀬口 忠男; 伊藤 正義*
Proceedings of International Symposium on Prospect for Application of Radiation towards the 21st Century, p.139 - 140, 2000/03
これまでに、ポリカルボシランとポリビニルシランをブレンドしたポリマーから、電子線不融化を用いて、細径SiC繊維が合成されることが明らかになっているが、その際のSiC収率がポリカルボシランから合成されるものよりも低いという問題があった。そこで、このブレンドポリマーに高線量の電子線を照射して不融化すると、SiC収率が増加することが明らかになった。また、電子線照射後、ESR測定・ガス分析を行い、照射時に起こる反応について考察した。
瀬口 忠男
ケイ素化学協会誌, (9), p.24 - 25, 1998/11
シリコンカーバイド繊維の製造技術について、製造方法とその特性、放射線利用による耐熱性の向上、今後の展望について解説した。
鈴谷 賢太郎; 古坂 道弘*; 渡辺 昇*; 大沢 真人*; 岡村 清人*; 柴田 薫*; 神山 智明*; 鈴木 謙爾*
J. Mater. Res., 11(5), p.1169 - 1178, 1996/05
ポリカルボシランからつくられるSiC繊維のメゾスコピック構造をX線と中性子線による回折および小角散乱によって調べた。4~10
程度の大きさのマイクロボイドが初めて観察された。これは、散乱ベクトルQが0.1~1
の一般の回折計や小角散乱装置では観察できない領域に、あらわれる。
-SiC粒子の大きさと体積分率は、作製方法(酸化融化法と電子線照射不融化法)と焼成温度によって大きく変化する。その変化は、マイクロボイドと同様に焼成中に発生するガスと密接な関係があることがわかった。必要な機械的強度を得るにはこれらのパラメータをコントロールしながらマイクロボイドと-SiC粒子の大きさを調整する必要がある。このような中角度領域のX線および中性子散乱はSiC繊維のような複雑なメゾスコピック構造を持った材料の研究に大変有効である。
杉本 雅樹; 岡村 清人*; 瀬口 忠男
Material Chemistry 96: Proc. of Int. Symp. on Material Chemistry in Nuclear Environment, 0, p.587 - 593, 1996/00
ポリカルボシラン繊維を放射線により不融化し、そのセラミックSiC繊維への焼成過程の分解ガス、ラジカル、力学特性を解析して反応機構を解明した。この研究により不融化を放射線照射で行うことにより、繊維中の酸素濃度を0.3~25%の範囲で制御できること、セラミック化過程はラジカル反応であり、1000
Cの温度域ではSi原子に関する反応、1300CではC原子に関する反応であることが明らかになった。この低温度側の反応は、不融化の際に導入された酸素量により異なることが明らかになった。
杉本 雅樹; 岡村 清人*; 瀬口 忠男
High-Temperature Ceramic-Matrix Composites II (HT-CMC2), 0, p.293 - 298, 1995/00
放射線不融化ポリカルボシランから、セラミックSiC繊維への焼成過程の反応を、分解ガス分析、フリーラジカル測定、力学的特性を調べて解析した。この研究によりセラミック化過程は、ラジカル反応であり、800~1200Kの温度域ではSi原子に関する反応、1000~1800Kの温度域ではC原子に関する反応であることが明らかになった。この低温度側の反応は、繊維中の酸素濃度により大きく異なることを見出した。
新藤 雅美; 瀬口 忠男
原子力工業, 39(8), p.53 - 61, 1993/00
原子力開発の技術基盤としての材料R&Dについて、原子力システム環境耐久性の新素材開発の観点から、傾斜組成化による耐酸化性炭素系材料の開発と高耐熱炭化ケイ素長繊維の開発を解説した。
岡村 清人*; 瀬口 忠男
先端技術ハイライト, 0(108), p.1 - 6, 1992/09
炭化ケイ素(SiC)繊維の製造プロセスに放射線照射を応用することにより、耐熱性を著しく向上させることができた。これは原料繊維のポリカルボシラン繊維を放射線で架橋することにより、酸素の含有量を低下させることでSiC繊維の分解温度を約500C向上させたためである。
N
繊維の合成岡村 清人*; 下尾 聰夫*; 瀬口 忠男
セラミックデータブック1991, p.292 - 297, 1991/00
炭素ケイ素系繊維の高温強度を向上させる方法として、プリカーサー繊維のポリカルボシラン繊維を電子線照射することにより、低酸素濃度の不融化を行ない、1700Cに耐えるSiC繊維を開発した。また、電子線照射したポリカルボシラン繊維をアンモニア中で焼成することにより、窒化ケイ素繊維を合成した。これらの製造方法と繊維の特性を明らかにした。
