1998 Fiscal Year Annual Research Report
ガスタービン動翼遮熱コーティング熱衝撃破壊メカニズムの研究
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08455314
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
川崎 亮 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50177664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
李 敬鋒 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50241542)
渡辺 龍三 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20005341)
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| Keywords | セラミックコーティング / プラズマ溶射 / ガスタービンブレード / 遮熱性 / 熱衝撃 / 熱疲労 / 脱落破壊 / アコースティックエミッション |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、次世代ダスタービン動翼のための遮熱コーティング(Thermal Barrier Coating)を対象として、その材料システム設計や正確な寿命評価を行う場合に欠くことのできない遮熱コーティングの熱疲労破壊メカニズムを材料科学と破壊力学的手法を融合することにより基礎的にかつ定量的に明らかにすることである。
次世代ガスタービング動翼の遮熱コーティングを想定し基材としてIN738LC材、ボンドコートとしてNiCoCrAlY、コーティング材として8wt%Y_2O_3-PSZを用いた。ガスタービン動翼遮熱コーティングの破壊の要因および駆動力は(1)繰り返し熱応力、(2)酸化物形成による内部応力、(3)酸化界面劣化などが考えられ、特に(2)、(3)に着目した。まず、次世代ガスタービン動翼の使用温度を考慮してプラズマ溶射法により遮熱コーティング試料を作製しコーティング材は一般の溶製材とは全く組織が異なるので、その組織の特徴および物性を詳細に明らかにした。次に、酸化処理を行ってPSZとNiCoCrAlY界面での酸化挙動を観察し、材料強度などの機械的性質をおよぼす影響をアコースティックエミッション(AE)法を併用し、剥離や微視割れを検出しながら明らかにした。一方、ガスバーナ局所加熱試験法により熱疲労試験を行い、亀裂の発生および伝播形態をコーティングとボンドコートとの界面酸化物と関係付けて明らかにし、剥離破壊の寿命評価法を提案した。また、測定した熱機械的物性のデータを用いて、有限要素法による熱応力解析を実施し、熱疲労剥離破壊メカニズムについて検討した。
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Research Products
(1 results)
