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突打型溶射被膜試験法の開発と遮熱コーティング部材の熱疲労損傷評価への適用

Research Project

Project/Area Number 16760081
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionNiigata Institute of Technology

Principal Investigator

山崎 泰広  新潟工科大学, 工学部, 准教授 (70291755)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2006: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2005: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2004: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Keywords遮熱コーティング / 熱疲労 / 残存密着強度 / 損傷評価 / 溶射被膜試験法 / インデンテーション / サイクリックインデンテーション / 溶射皮膜試験法 / 局所はく離 / 繰り返し突打試験
Research Abstract

発電用高効率ガスタービンの構成部材である動静翼,燃焼器などでは,その寿命延伸,耐熱温度の向上のために遮熱コーティングが不可欠であり,熱疲労に関連した遮熱コーティングの寿命・余寿命評価,損傷評価が重要となっている.熱疲労に伴う損傷挙動を定量的に評価し寿命・余寿命予測モデルを確立するためには,熱疲労に伴う残存密着強度の変化挙動を定量的に把握する必要性がある.
そこで本研究では,遮熱コーティングの熱疲労損傷メカニズムを解明することを目的として,局所界面強度評価手法の開発と,それによる熱疲労損傷の評価を試みた.
まず,試験が容易な皮膜表面からダイヤモンド圧子を押込む手法を検討した.しかし,皮膜表面からの押し込み試験では,1)界面剥離を発生させるには皮膜の膜厚に制限があり遮熱コーティングなどの厚膜皮膜にはそのままでは適用できない,2)界面のき裂長さと表面のき裂長さが異なるため界面強度特性値の評価に不可欠な界面き裂長さの測定が困難である,などの問題から界面強度の特性値を得る方法としては実用的ではなかった.
そこで,断面から界面にダイヤモンド圧子を押込む手法による密着強度評価を試みた.その結果,本手法により界面き裂が容易に発生させられること,得られた界面じん性値の製均値は曲げ試験で評価したマクロ的な界面強度にほぼ等しく,本手法の有効性が確認された.
有効性が確認できたィンデンテーション被膜密着強度評価手法により,熱サイクル負荷に伴う残存密着強度の変化挙動を調査した.その結果,密着強度はある程度の熱サイクル数まではほとんど変化しないが,その後,急激に減少した.断面組織観察の結果,熱サイクルに伴い熱生成酸化物の成長とそれに伴う微小き裂が発生し,これが残存密着強度の低下に関与しているものと考えられた.

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2007 2006

All Journal Article (6 results)

  • [Journal Article] Deformation and Fracture behavior in the Freestanding APS-TBC -Effects of Process Parameters and Thermal Exposure-2007

    • Author(s)
      Y.Yamazaki, T.Kinebuchi, H.Fukanuma, N.Ohno, K.Kaise
    • Journal Title

      Key Engineering Materials (in press)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 高温暴露による大気溶射セラミックスコーティングの機械的特性の変化2007

    • Author(s)
      山崎泰広
    • Journal Title

      日本機械学会北陸信越支部総会講演会講演論文集 Vol.44th

      Pages: 449-450

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Adhesion Strength and Delamination Proess in APS-TBCs2006

    • Author(s)
      Y.Yamazaki, T.Kinebuchi, H.Fukanuma, N.Ohno
    • Journal Title

      Proc.of 2nd Tsukuba Int. Coating Symposium

      Pages: 29-30

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mechanical and Microstructural Investigation in Free-standing APS-TBC; Effect of Coating Process Parameters on Basic Mechanical Properties2006

    • Author(s)
      Y.Yamazaki, T.Kinebuchi, H.Fukanuma, N.Ohno
    • Journal Title

      Proc.of 1st Japanese-German Workshop on : Properties and Coating Systems and Factors Affecting It. (CD-ROM)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 繰返し押込み負荷によるAPS-TBCの局所剥離形態2006

    • Author(s)
      遠藤泰輔, 山崎泰広, 深沼博隆, 大野直行
    • Journal Title

      日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集 Vol.2006

      Pages: 571-572

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 押込み負荷による遮熱コーティング皮膜の剥離形態と膜厚の影響2006

    • Author(s)
      遠藤泰輔, 山崎泰広, 深沼博隆, 大野直行
    • Journal Title

      日本材料学会学術講演会講演論文集 Vol.55th

      Pages: 233-234

    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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