− 31 −塑性加工塑性加工AF-2015033一般研究開発助成AF-2015034一般研究開発助成放射線防御，環境保全，エネルギー利用上の安全性向上衝撃波，高ひずみ速度加工，エネルギー利用上の安全性向上tomosige@nano.sojo-u.ac.jp複合材料の成形加工熱可塑性炭素繊維強化複合材料，スタンピングプレス，繊維残留応力，繊維切断miyake@gifu-u.ac.jp崇城大学 工学科ナノサイエンス学科教授岐阜大学 工学部 機械工学科教授友重 竜一三宅 卓志爆発衝撃加工による高度放射線遮蔽効果を有するセラミックー金属接合体の作製成形中の繊維応力実測に基づくCFRTPプレス成形体の残留応力低減方法の開発本研究では、原子力エネルギーの安全な利用のため、原子炉を構成する材料に放射線の遮蔽効果を高めた素材を用いることが環境汚染防止技術に繋がると位置づけ、それを満足するセラミックス/金属間化合物/金属の三層複合材料を作製することと、その機能評価を行うことを目的とした。作製法としては、まず所定量に秤量した原料混合粉末を鋼板上に積層し、高温を伴う化学合成後に中性子線吸収能力に長けたホウ化チタンセラミックスと、擬弾性効果を有するTiNi合金として生成させる。その直後の数百℃下にある生成物を爆薬による超高圧で接合し複合材を得た。結果として、同試料を500℃から水中へ落下させる耐熱衝撃性試験では50回以上の繰り返し試験に耐えることを明らかにした。また、電子顕微鏡を用いた観察結果から強固に接合した界面が観察された。一方、セラミックス層内の結晶粒界にTiNi層からの金属ニッケルの浸入が認められ、これへの対策を検討中である。熱可塑性樹脂を連続炭素繊維で強化した複合材料CFRTP（Carbon Fiber Reinforced Thermo-Plastics）のプレス成形では，低い成形性に起因して，形状精度のみならず強度低下が発生する．強度低下の原因のうち，繊維に発生する残留応力については，CFRTPの優れた力学特性を最大限に活用するために，予測と抑制が不可欠である．本研究では，顕微ラマン分光法を用いて繊維応力の実測に基づいて変形に起因して発生する繊維応力の発生メカニズムの解明と繊維スリット導入による低減効果の評価を行った．その結果， ドライファブリック織物の交差角変化による伸縮変形では，繊維切断の効果が認められなかった．一方，プリプレグの圧縮成形では，積層や繊維スリットのパターンにより発生応力が異なり，スリット導入により応力が低減できることがわかった．したがって本研究の手法により，どこに，どのような繊維切断を導入すれば，成形により生じる繊維残留応力を低減できるか定量的に評価可能である．
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