超音波含浸PAN系炭素繊維強化Al-Mg合金基複合材料の引張強さに及ぼす高温保持の影響

摘要

本研究では，強化繊維にPAN系炭素繊維（M40J）を用い，超音波含浸法で作製したCF/Al複合材料の送電線への適用の可能性を検討した。具体的には，保持温度がAl_4C_31本あたりの平均体積および繊維単位表面積あたりのAl_4C_3生成質量に及ぼす影響を検討し，Al_4C_31本あたりの平均体積および繊維単位表面積あたりのAl_4C_3生成質量が複合材料の相対強度に及ぼす影響の検討を行い，送電線使用条件である300°C－36年後におけるCF/Al複合材料の残存強襲予想を行った。（1）CF/Al複合材料においては，保持温度を高くするほどAl_4C_31本あたりの平均体積および繊維単位表面積あたりのAl_4C_3生成質量は増加した。（2）Al_4C_31本あたりの平均体積および繊維単位表面積あたりのAl_4C_3生成質量が増加すると，CF/Al複合材料の相対強度は低下した。（3）送電線使用条件下（300°C－36年）におけるAl_4C_31本あたりの平均体積および繊維単位表面積あたりのAl_4C_3生成質量をアレニウス別により予測したところ，Al_4C_31本あたりの平均体積は6.3X10~(-22)m~3，繊維単位表面積あたりのAl_4C_3生成質量は29.4X10~(-8)g/m2，となった。（4）送電線使用条件下（300°C－36年）ではCF/Al複合材料の強度はなくなるため，このCF/Al複合材料を送電線として適用することは難しいことが示唆された。