AbstractCeramic matrix composites (CMC) are being developed for high temperature utilization in aerospace and other industrial application. They offer several attractive features including high strength and modulus, improved fracture toughness, light weight, low thermal expansion coefficient and high thermal conductivity which contribute to good thermal shock resistance and high temperature stability in chemical and oxidative environments. Though the enhancement of fracture toughness is one of key issues for the development of these materials, the standardized evaluation method for the characterization of fracture toughness has not been established yet. Miniaturization of the test specimen for these tests has been also considered to be one of the most necessary issues because of the high cost of materials and the restriction of experimental environments. In this study, the influences of specimen size on the fracture resistance properties of plain-woven (P/W) Carbon/Carbon and Tyranno-LoxM/SiC composite were investigated. The fracture toughness tests with the unloading–reloading sequences were conducted with the compact tension specimens of different thicknesses and widths. The initiation fracture toughness JQ of both materials increased with increasing of specimen thickness. It seems that interlayer frictional sliding between layered fabrics is one of energy dissipating mechanism in these materials. The initiation fracture toughness, JQ, of both materials also increased with increasing of specimen width. The specimen width and the fabric condition affect the size of fracture process zone in 2D woven CMC.
セラミックマトリックス複合材料（CMC）は、航空宇宙およびその他の産業用途における高温使用のために開発されている。それらは、高強度・高弾性率、改善された破壊靭性、軽量、低熱膨張係数、および高い熱伝導性など、いくつかの魅力的な特性を備えており、これらは優れた耐熱衝撃性と化学的・酸化的環境における高温安定性に寄与している。これらの材料の開発における重要課題の一つは破壊靭性の向上であるが、破壊靭性を特性評価するための標準化された評価方法はまだ確立されていない。また、材料コストが高く、実験環境が制限されることから、これらの試験における試験片の小型化も最も必要な課題の一つと考えられている。本研究では、平織（P/W）カーボン/カーボンおよびTyranno-LoxM/SiC複合材料の破壊抵抗特性に及ぼす試験片寸法の影響を調査した。異なる厚さおよび幅を有するコンパクトテンション試験片を用いて、除荷–再負荷シーケンスを伴う破壊靭性試験を実施した。両材料の破壊開始靭性JQは、試験片の厚さの増加とともに増加した。層状織物間の層間摩擦滑りが、これらの材料におけるエネルギー散逸機構の一つであると考えられる。両材料の破壊開始靭性JQは、試験片の幅の増加とともに増加した。試験片の幅および織物状態は、2次元織物CMCにおける破壊過程領域の寸法に影響を及ぼす。