成果報告書詳細
管理番号20110000001181
タイトル*平成22年度中間年報 ナノテク・先端部材実用化研究開発/新幹線用ハイブリッドセラミックスディスクブレーキ部材開発(5)
公開日2011/9/9
報告書年度2010 - 2010
委託先名国立大学法人東京大学
プロジェクト番号P05023
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:(1)
研究開発の成果
(1.1)研究開発項目
新幹線のブレーキ部材軽量化を目的として不連続炭素繊維/SiCハイブリッドセラミックス(以後CF/SiCハイブリッド材料と記す)を開発している。目的としていた諸特性が満足した材料が得られるようになった。本年度は、プエロジェクトとしては実用化に耐えられると考えられるハイブリッド材料をブレーキ部材として利用する際に問題となる機械的な部材取り付け部の問題点及びハイブリッド材料の信頼性確保という観点からの力学負荷に対する損傷の進展過程を詳細に調べることを目的とした。また、実用化に向けて、次のステージの更なる研究開発が必要となる問題点を明確にすることも目的とした。特に、平成22年度はボルト・ナットによる取り付け部分を想定し、円孔取り付け部での圧縮応力集中に対する検討を行った。また、この結果から、実用化に向けての研究開発要素を抽出することを検討した。
英文要約Application of carbon fiber-SiC hybrid ceramics required mechanical fixing between the hybrid brake disk and metal component using bolts and nuts. The fixing needs applications of compressive force to carbon fiber-SiC hybrid ceramics, therefore, damage evolution behavior under compressive loading plays important role on the performance of the disk. The attention of the study in this year has been focused on understanding the anisotropic damage evolution behavior in the hybrids for mechanical fixing of future hybrid ceramic components. Damage of carbon fiber-SiC hybrid ceramics has been evaluated under compressive loading condition. Both monotonic compressive loading and repeated compressive loading-unloading experiments are done to obtain damage parameters. Surface observation of the hybrid ceramics is also done to observe microcrack evolution behavior and local crack arrest behaviors. The measured unloading modulus values were converted into damage parameters.
The result shows that anisotropic damage parameter clearly indicated damage in the hybrid ceramics. Increasing of the damage parameters is due to the formation of microcracks in the hybrid ceramics. The anisotropic damage parameter, i.e., difference of the parameter with the direction of hybrid ceramics depends on the angle of the formed microcracks, the number of microcracks, and energy dissipation in the microcracks due to friction at the crack surfaces. From set of the experimental results, it is clear that design of micro-order hybrid structure is a key to obtaining large damage tolerant hybrid ceramics, especially for mechanical fixing under compressive stress concentration. Development of designing procedure and development of nondestructive evaluation method are very important issues for practical application of the present carbon fiber-SiC hybrid ceramics.
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