세라믹 매트릭스 복합재에서 토토배팅사이트 추천 매트릭스 근처의 계면 강도 특성 평가

Kanazawa Shingo, Kishi Tomoki, Kubu Shira Keiji

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Kanazawa Shingo, 기술 개발 본부, 재료 및 구조 그룹, 재료 및 구조 그룹, 기술 개발 센터
Kishi Tomoki, 기술 개발 본부, 기술 계획 부서
Kubo Haku Keiji Ihi Asia Pacific (Thailand) Co., Ltd. Asia Solution Center, Doctor (Engineering)

현재 고온 제트 엔진 구성 요소에 완전히 적용되는 세라믹 매트릭스 복합 재료 (CMC)의 강도 특성은 토토배팅사이트 추천 매트릭스 근처의 계면 강도 특성에 크게 영향을받습니다. CMC에 사용되는 토토배팅사이트 추천의 직경은 약 10 μm이며 금속 기반 복합 재료와 같은 다른 복합 재료에 사용 된 것보다 작습니다. 따라서 CMC의 인터페이스 강도를 정확하게 평가하는 기술은 기술적으로 어렵고 잘 확립 된 보고서는 거의 없습니다. 이 논문은 푸시 아웃 테스트, 인터페이스 강도 테스트 중 하나에 중점을두고 적절한 테스트 장비, 인테이너 모양 및 시편 두께를 검사하여 토토배팅사이트 추천 매트릭스 근처의 인터페이스 강도를 정확하게 얻는 것을 목표로합니다. 다양한 테스트 시편을 사용한 푸시 아웃 테스트의 결과로, 우리는 높은 위치 정확도와 구형 팁 라운드 엔드 콘 인수를 갖는 나노 인디터를 사용하여 최대 116 μm의 두께로 CMC에 대한 인터페이스 전단 껍질 응력을 얻을 수 있음을 발견했습니다. 그러나, 시편의 두께 방향에서 토토배팅사이트 추천의 수직 성을 고려해야 할 문제가 여전히 고려되어야한다.

항공기 엔진의 고온 섹션 부분에 적용될 것으로 예상되는 세라믹 매트릭스 조성 (CMC)의 강도 특성은 토토배팅사이트 추천 매트릭스 인터페이스 강도 특성에 크게 영향을받습니다. 그러나 CMC에 사용되는 작은 직경 토토배팅사이트 추천의 인터페이스 강도 특성에 대한 보고서는 거의 없습니다. 이 논문에서는 대략 10 μm의 작은 직경 토토배팅사이트 추천로 구성된 CMC에 적용 할 수있는 인터페이스 강도 특성 평가 방법을 설정하기 위해 푸시 아웃 테스트 중 하나 인 푸시 아웃 테스트 중 하나 인 테스트 시편의 적절한 장치, 인덴터 모양 및 두께를 조사했습니다. 시험의 결과로, 116 μm 이하의 두께를 갖는 CMC의 계면 강도 특성은 원형 엔드 원뿔 모양 인덴터가있는 나노 인디터를 사용하여 평가 될 수 있음이 밝혀졌다. 그러나 푸시 아웃 테스트는 시편 두께에 대한 토토배팅사이트 추천의 배관이 고려 될 수 없다는 점에서 지금까지 정량적 테스트 방법이되기에 충분하지 않습니다.

1. 소개

복합재는 금속 재료보다 더 나은 특이 적 강도와 강성을 가지므로 항공기 구성 요소를 복합 재료로 대체하면 항공기 중량 감소에 기여할 수 있습니다. 이 체중 감소는 연료 효율을 향상시키고 환경 영향을 줄일 것으로 예상됩니다. 따라서 1980 년대 초부터 탄소 토토배팅사이트 추천 강화 플라스틱 (CFRP)은 민간 항공기 및 저온 제트 엔진 구성 요소에 적극적으로 적용되기 시작했습니다.^{(1), (2)}. 또한, 현재 니켈 (NI) 기본 합금보다 가볍고 내열성 인 세라믹 매트릭스 복합재 (CMC)가 2016 년에 상용 항공기에 처음 적용되었습니다.^{(3), (4)}. 앞으로 CMC 구성 요소가 적용되는 영역이 점점 증가하여 항공기의 연료 효율이 더욱 향상됩니다.

CMC는 세 가지 구성 요소의 토토배팅사이트 추천, 인터페이스 코팅 층 및 행렬로 구성됩니다. CMC 조직의 개략도그림 1에 표시됩니다. 세 가지 구성 요소는 모두 부서지기 쉬운 세라믹이지만 CMC는 강인성이 높습니다. 이것은그림 1에 표시된 것처럼, 토토배팅사이트 추천 표면의 부서지기 쉬운 계면 코팅 층은 토토배팅사이트 추천의 표면을 따라 균열을 일으켜 연속 균열 성장을 억제합니다^{(5) ~ (8)}. 따라서, 계면 코팅 층은 토토배팅사이트 추천 매트릭스 근처의 균열 성장 거동에 큰 영향을 미치며, CMC의 강도 특성을 지배하는 중요한 요소이다. 따라서, 토토배팅사이트 추천 매트릭스 근처의 계면 강도 특성에 대한 정확한 이해는 CMC의 골절 및 강도 특성을 이해하는 데 매우 중요합니다.

그림 2일반적인 인터페이스 강도 평가 테스트의 도식 다이어그램을 보여줍니다⁽⁹⁾. 복합 재료의 인터페이스 강도 특성을 평가하는 다양한 방법이 있습니다.^{(9) ~ (14)}. 다중 골절 테스트 및 푸시 인 테스트에서, 계면 강도 특성은 부피 분율 및 각 단계의 영률과 같은 값을 사용하여 간접적으로 평가됩니다. 그러나, CMC 토토배팅사이트 추천 및 행렬의 물리적 특성은 크게 다양하기 때문에, 얻어진 계면 강도를 정량적으로 논의하기가 어렵다. 풀 아웃 테스트에는 평가 대상 자료와 별도로 인터페이스 강도 특성 평가에 전념하는 테스트 조각을 준비 해야하는 것과 같은 많은 도전이 있습니다. 돌출 테스트는 최대 고온까지 인터페이스 강도 특성을 평가할 수있는 유일한 방법이지만, 위치에 관계없이 인터페이스 강도가 일정하다는 가정을 소개해야합니다. 반면, 푸시 아웃 테스트를 사용하여 제품과 같은 인터페이스 강도 특성에 대한 구성 요소를 테스트 할 수 있으며 테스트에서 얻은 실제 측정 값 만 사용하여 토토배팅사이트 추천의 방사형 방향에서 인터페이스 전단 껍질 응력을 검사하여 CMC의 인터페이스 강도 평가 방법을 고려할 수 있습니다. Vickers 테스트 기계를 사용한 푸시 아웃 테스트는 약 100 ~ 200 μm의 큰 직경 토토배팅사이트 추천로 구성된 CMC에 대해보고되었습니다.^{(15), (16)}. 최근 몇 년 동안, 제트 엔진에서 사용될 것으로 예상되는 약 10 μm의 작은 직경 토토배팅사이트 추천에 대한 응용이 고려되었습니다.^{(10), (17) ~ (19)},보고 된 사례는 거의 없으며 테스트로 신뢰할 수 없습니다. 또한, 약 10 μm의 직경에서, 인터페이스 전단 껍질 스트레스의 계산에 적용된 계면 코팅 층의 두께는 무시할 수 없으므로 껍질을 벗기는 위치를 확인해야합니다.

이 연구에서, 약 10 μm의 작은 직경 토토배팅사이트 추천로 구성된 CMC에 대한 푸시 아웃 테스트를 사용하여 인터페이스 강도를 평가하는 방법을 확립하기 위해, 목적은 시험 장비, 관진제 모양 및 시편 두께의 효과를 조사하여 적절한 테스트 조건을 찾는 것이 었습니다. 또한 껍질을 벗기는 위치를 식별함으로써 인터페이스 전단 껍질을 벗기는 응력을보다 정확하게 계산하려고 시도했습니다.

2. 테스트 방법

2.1 테스트 시편 준비

질화 붕소 (BN) 필름으로 만든 실리콘 카바이드 (SIC) 토토배팅사이트 추천 다발은 인터페이스 코팅 층으로 사용되어 직교 3 차원 직조로 제조 된 강화 몸체를 형성 하였다. 그 후, 화학 증기 침윤 (CVI) 및 저온 용융 침윤 (LMI)⁽²⁰⁾CMC를 형성합니다. 푸시 아웃 테스트를위한 두 가지 유형의 시편으로서, CMC는 수지 임베딩 및 연마에 의해 87 μm 및 116 μm로 만들어졌다.

2.2 차원 측정

시편의 두께 h는 레이저 현미경을 사용하여 측정되었습니다. SEM 이미지를 스캐닝 전자 현미경 (SEM)을 사용하여 하나의 토토배팅사이트 추천 및 계면 코팅 층의 전체를 수용 하였다. 획득 된 SEM 이미지를 사용하여, 인터페이스 코팅 층을 함유하는 토토배팅사이트 추천 반경 RF 또는 토토배팅사이트 추천 반경 RF +BN을 필요에 따라 측정 하였다.

2.3 푸시 아웃 시험

푸시 아웃 시험의 간단한 다이어그램그림 3에 표시됩니다. 시험하는 동안 시편을 서스 지그에 놓았다. 시편을 배치 한 지그는 폭이 30 μm의 슬릿이있어 테스트 중에 토토배팅사이트 추천와 지그가 접촉하지 않도록합니다. 그 후, 슬릿의 토토배팅사이트 추천에 하중을 적용하고, 하중 변위 곡선을 얻었다. 두 가지 유형의 인트 멘터가 사용되었다 :도 4에 도시 된 삼각형 팬 닐라 형 버크 코비치 인덴터와 구형 팁이있는 둥근 엔드 원뿔 인테이터. 다른 테스트 조건은 표 1에 나와 있습니다.

3. 결과

3.1 테스트 장비 선택

푸시 아웃 테스트에 적합한 테스트 장치로서의 이전 보고서^{(10), (15) ~ (19)}에도 사용 된 Vickers 테스터와 우수한 위치 정확도를 가진 Nanoindenter는 인덴터의 모양을 변경할 수 있습니다. 약 10 μm의 작은 직경 토토배팅사이트 추천로 구성된 CMC 토토배팅사이트 추천의 중앙 부분에 하중을 적용 할 때, 인테이너는 중앙에서 약 몇 μm의 편차로 인해 인터페이스 코팅 층 또는 매트릭스와 접촉 할 수 있으며, 푸시 아웃 테스트는 달성되지 않을 수 있습니다. 따라서 테스터의 위치 정확도는 1 μm 이하로 간주됩니다. Vickers 테스터의 위치 정확도는 약 2 μm이며 Nanoindenter의 위치 정확도는 여러 NM의 순서에 있습니다. 따라서 Nanoindenter가 푸시 아웃 테스트에 적합하다고 결정했습니다.

3.2 푸시 아웃 테스트에 대한 인수 형 모양의 영향

푸시 아웃 테스트는 서로 다른 모양과 둥근 엔드 콘 인테이너를 갖는 두 가지 유형의 버코비치 인덴터를 사용하여 수행되었습니다. 푸시 아웃 테스트 후 SEM 이미지그림 5에 표시됩니다. 각각의 인수에서, 토토배팅사이트 추천의 균일 압축 응력에 의해 야기 된 방사형 팽창뿐만 아니라 토토배팅사이트 추천의 국소 변형의 영향이 중첩되고, 인터페이스에서 생성 된 응력이 증가하여 전단 분해가 발생한다고 생각된다. Berkovich Indenter를 사용할 때, 푸시 아웃 테스트 후 토토배팅사이트 추천에서 명확한 들여 쓰기가 관찰되었습니다. 토토배팅사이트 추천는 취성 물질이기 때문에 국소 파괴로 인해 영구 변형이 남아 있다고 생각됩니다. 토토배팅사이트 추천의 국소 영구 변형은 토토배팅사이트 추천와 인터페이스 코팅 층 사이의 마찰력을 증가시켜 하중 변위 곡선을 얻을 때 하중 값에 영향을 미칩니다. 반면에, 둥근 ​​엔드 원뿔 압자를 사용할 때, 토토배팅사이트 추천에서는 들여 쓰기가 관찰되지 않으며, 국소 영구 변형으로 인한 마찰력의 증가는 경미한 것으로 생각된다. 따라서, 푸시 아웃 테스트에 적합한 압입자는 토토배팅사이트 추천의 국소 영구 변형이 관찰되지 않는 원형 엔드 원뿔 인테이너 인 것으로 판단되었다.

3.3 두께가 다른 표본을 사용하여 계면 전단 껍질을 벗기 스트레스 계산

푸시 아웃 테스트는 87 μm 및 116 μm의 두께를 가진 시편을 사용하여 수행되었습니다. 푸시 아웃 테스트 전후에 각 시편의 SEM 이미지가 표시됩니다그림 6에 표시됩니다. 푸시 아웃 테스트 후, 87 μm 두께의 시편과 116 μm 두께의 시편 모두에서 토토배팅사이트 추천가 매트릭스로부터 껍질을 벗기는 것으로 관찰되었다. 또한 푸시 아웃 테스트 후 일반적인 토토배팅사이트 추천 껍질을 보여줍니다.그림 7에 표시됩니다. 이 그림은 푸시 아웃 테스트로 인한 토토배팅사이트 추천 필링이 토토배팅사이트 추천와 계면 코팅 층 사이에서 발생했음을 보여줍니다.

푸시 아웃 테스트로 얻은 하중 변위 곡선그림 8에 표시됩니다. 87 μm 두께의 시편에 대해 시험 하중이 79.2mn로 증가하고 116 μm 두께의 시편이 118.1mn로 증가했을 때 변위는 즉시 증가 하였다. 이것은 토토배팅사이트 추천가 인터페이스 코팅 층에서 완전히 벗겨졌고 인덴터가 하중 하중 방향으로 빠르게 이동했기 때문에 기존 문헌의 보고서와 일치하기 때문입니다.^{(10), (15) ~ (19)}. 전체 필링까지 하중 변위 곡선에서 변곡점이 관찰되지 않았기 때문에, 초기 필링 및 완전 필링은 거의 동시에 발생하는 것으로 간주되었으며,이 재료 시스템에서는 특별한 구별이 이루어지지 않았다. 따라서, 변위가 빠르게 증가하면, 인터페이스 필링이 발생 하고이 시점의 하중이 수행되는 것으로 결정됩니다.FD| 사용하여 인터페이스 전단 필링 응력은 식 (1)τd발견되었습니다.

토토배팅사이트 추천가 벗겨진 후에도 인덴터는 하중 방향으로 이동하여 매트릭스와 접촉하여 하중이 다시 상승했습니다. 위에서 언급 한 바와 같이, 푸시 아웃 테스트에서 토토배팅사이트 추천의 필링 위치는 토토배팅사이트 추천와 인터페이스 코팅 층 사이에 있으므로 식 (1)r토토배팅사이트 추천 반경RF사용되었습니다.

τd= fd/2πRH………… (1)

두께가 87 μm 인 시편은 τd가 23.7 MPa이고 두께가 116 μm 인 시편의 τd는 27.4 MPa를 가졌다. 이들 값은 Honda et al.에 의해보고 된 Vickers 테스터에 의해 144 μm의 토토배팅사이트 추천 직경에서 수행 된 푸시 아웃 시험에서 얻은 것과 비교적 잘 일치했다.⁽¹⁵⁾. 위에서, 푸시 아웃 테스트에 의해, 여러 NM의 순서에 대한 위치 정확도를 갖는 나노 인더 텐더와 토토배팅사이트 추천가 파손 되었기 때문에 국소 영구 변형을 제공하지 않는 라운드 엔드 콘 인수를 사용하는 것이 유용하다는 것이 밝혀졌다. 토토배팅사이트 추천가 파손되어 국소 영구 변형.

4. 결론

푸시 아웃 테스트는 약 10 μm의 작은 직경 토토배팅사이트 추천를 사용하여 CMC의 인터페이스 특성을 평가하는 방법으로 선택되었으며, 시험 장비, 들자기 모양 및 시편 두께의 효과를 검사하고 다음 결론을 얻었습니다.

1. 푸시 아웃 테스트는 토토배팅사이트 추천의 중앙 부분에 정확한 로딩이 필요하므로 여러 NM의 순서에 대한 위치 정확도를 갖는 나노 인더 러가 장비를 테스트하는 데 적합하다는 것이 밝혀졌습니다.
2. 푸시 아웃 테스트에 사용되는 인텐더의 경우 토토배팅사이트 추천 골절로 국소 영구 변형을 제공하지 않는 구형 팁이있는 원형 엔드 원뿔 인테이너가 유용합니다.
3. 푸시 아웃 테스트 후, 시편의 SEM 관찰을 수행함으로써 필링 위치를 결정 하였다. 이를 통해 방정식 (1)에 표시된 인터페이스 전단 껍질 응력을 계산하는 데 사용되는 R으로 토토배팅사이트 추천 반경 RF를 선택할 수 있습니다.
4. 두께가 87 μm 및 116 μm 인 시편에서 계면 전단 껍질 스트레스의 명확한 차이는 관찰되지 않았다. 그러나, 시편의 두께 방향으로 토토배팅사이트 추천의 수직 성을 고려할 수없는 것과 같은 정량적 평가 방법을 사용하는 데 여전히 문제가있다.

이 백서에서 검사하고 수행 된 푸시 아웃 테스트는 약 10 μm의 작은 직경 토토배팅사이트 추천로 구성된 CMC에 대한 계면 특성 평가 방법으로 유용합니다. 이 기술을 개선함으로써 우리는 CMC의 실패 메커니즘에 대한 이해를 심화시켜 강도 특성이 우수한 CMC의 개발로 이어지고, 항공기로의 적용 범위를 확장하고, 제트 엔진의 연료 효율을 향상 시키며, 궁극적으로 탄소 중립성의 실현에 기여합니다.

　　　　　　　　　　　　　　　　

발행 1 (2023 년 6 월 발행) : IHI 토토 배팅 사이트 보고서 ​​목록에서 탄소 중립이