1995 Fiscal Year Annual Research Report
ガスタービン用超高温耐熱材料の表面修飾とレーザー分光法による基礎解析
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07455432
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Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
新井 紀男 名古屋大学, 高温エネルギー変換研究センター, 教授 (40089842)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 敬幸 名古屋大学, 高温エネルギー変換研究センター, 助手 (90242883)
浅井 勝一 名古屋大学, 高温エネルギー変換研究センター, 助手 (60151007)
北川 邦行 名古屋大学, 高温エネルギー変換研究センター, 助教授 (00093021)
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| Keywords | C / Cコンポジット / SiC / パックセメンテーション / CVD / ラマン分光 |
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| Research Abstract |
発電技術のうち近年主要技術となりつつあるガスタービンは、基本的に作動ガスの温度を上昇させることによりその発電効率を向上させることができるため、作動温度の上限といわれている1500℃を越えるガスタービン用耐熱材料を開発することが重要である。
そこで、本研究では、不活性雰囲気下に於いて2000℃以上でも優れた材料強度を有する炭素繊維強化炭素複合材料(以下C/Cコンポジット)を用いた耐熱材料を開発することを目的とし、C/Cコンポジット表面を耐熱および耐活性化学種機能を有する表面修飾の材料および化学形態を探索することを目的としている。
本研究は、平成7年度および8年度の2年間で実施する計画であり、平成7年度では以下の項目を実施し、有用な知見を得た。
1.パックセメンテーション法によりSiCを主成分とするセラミックをC/Cコンポジット表面にコーティングする技術を開発した。
2.メタン-空気燃焼を用いて、雰囲気を制御した1500℃以上の高温雰囲気におけるC/Cコンポジット基材、上記コーティングを施したC/Cコンポジット、さらにガラス質を用いて2重コーティングしたC/Cコンポジットの劣化実験を行い、コーティング材料の違いによる劣化特性の相違を検討した。その結果、SiCを表面コーティングすることにより、劣化速度を大きく抑制することができることがわかった。さらにガラス質による2重コーティングによって、1500℃の高温条件下においても10時間の曝露による重量減少は認められなかった。
3.顕微ラマン測定装置を用いて材料表面の化学的劣化特性の違いを分光学的に検討した結果、C-C結合の特性スペクトル波長(1360cm^<-1>:1555cm^<-1>)のピーク強度比が劣化の進行状況に依存する傾向を得た。
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[Publications] 小林敬幸ら: "メタン-空気過濃燃焼ガス中におけるC/Cコンポジットの劣化特性" 化学工学論文集. 22. (1996)
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[Publications] Yoshinari Katoら: "Improvement of high-temperature endurance of C/C composites by double coating with SiC and glass materials" Journal of Chemical Engineering of Japan. (投稿中).
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[Publications] Kazunari Fushitaniら: "Degradation Characteristics of Carbon-Carbon Composites in a Stream of Fuel-rich Methane-air Combustion" Proc.of Int.Conf.on Advanced Energy Conversion System and Related Technologies. 485-490 (1995)
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[Publications] Yoshinari Katoら: "Improvement of endurable characteristics against high temperature of C/C Composites by multi-coating with SiC and glass materials" Proc.of Int.Conf.on Advanced Energy Conversion System and Related Technologies. 491-496 (1995)
