時間パラメータを利用した高温での熱遮蔽コーティングの損傷検出

• Project/Area Number: 03J10407
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 材料加工・処理
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松村 功徳 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: コーティング / 評価 / 光・電磁波 / TBC / 非破壊検査 / 光パルス / 時間 / 高温材料 / ピコ秒光パルス / 光干渉測定 / 光散乱 / 損傷 / 位相 / 時間現象4

Research Abstract

高温使用条件下における熱遮蔽コーティング(TBC)中の損傷発生のメカニズム、特に高温下での損傷発生やその累積の過程を明らかにすることを目的として、以下に述べる、1.TBCの高温損傷特性の解明、2.耐損傷性の向上のためのTBC作製の材料学的指針の検討、を行った。
1.TBCの高温損傷特性の解明
実使用条件下を想定して熱サイクル疲労試験(最高保持温度1150℃、保持時間1h、最高繰り返し回数250回)したTBC試験片を用いて、反射率の測定を行なった。TBC試験片のトップコート(TC)表面側から光を入射させ、TGO層と相互作用した光の二次元的マッピングをCCDカメラを用いて観察した。この際、測定する波長を変化させることにより、TGO近傍の応力状態を含めて評価することが出来た。その結果、TC層側から測定した結果とTBC試験片断面から直接TGO層を測定した結果が大きく異なることがわかり、TC層の不均一構造に起因したTC層中での光散乱の影響を考慮することが必要であることが明らかになった。TGO層との相互作用光の強度分布と、TBC試験片の断面のSEM像を比較することによって、TBCの高温損傷特性、特に、TGO層近傍における剥離挙動に関する知見を得た。
2.耐損傷性の向上のためのTBCの材料学的指針の検討
(1)で得られた結果を基に、TBCの材料学的指針の検討を行なった。また、本研究を通して開発した光を用いた評価手法が、TBCの評価に有効であるという結論を得ることができた。

Research Products

• [Journal Article] A method for the evaluation of electromagnetic wave absorption potential using surface temperature change under microwave irradiation
  • Author(s): Matsumura K, Kagawa Y
  • Journal Title: Journal of Materials science (印刷中)
• [Publications] Matsumura K, Naganuma T, Kagawa Y: "All oxide ceramic multilayer coating for high-temperature thermal energy window"ADVANCED ENGINEERING MATERIALS. 5. 226-228 (2003)
• [Publications] Matsumura K, Kagawa Y: "Spatial and temporal spreading behaviors of light in glass particle-dispersed epoxy matrix composites evaluated by pico-second order light pulse profile"JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH. 18. 2644-2652 (2003)
• [Publications] Kagawa Y, Naganuma T, Matsumura K, Zhu S: "High-temperature light reflection spectrometer for thermal energy window coating"AMERICAN CERAMIC SOCIETY BULLETIN. 82. 9301-9305 (2003)