ガスタービン用遮熱セラミックコーティングの試作と寿命予測システムの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555027
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 橋田 俊之 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40180814)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河合 久孝 三菱重工業株式会社, 高砂研究所, 主査(研究職) ; 佐藤 一志 宮城工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (80235324) ; 川崎 亮 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50177664)
• Keywords: ガスタービン / 遮熱セラミックコーティング / 動翼リーディングエッジ / プラズマ溶射 / EB-PVD / レーザ加熱試験 / 熱疲労 / 界面破壊力学

Research Abstract

ガスタービン動翼のリーディングエッジTBCを対象に、以下の研究を実施しTBCの特製評価技術ならびに寿命予測システムの開発を行った。
研究(1)TBC損傷の界面破壊力学的評価に関する研究
(1-1) レーザ加熱試験による特性評価:平成9年度に引き続き、動翼リーディングエッジ部を模擬した円筒試験片を用いたレーザ加熱による熱衝撃/熱疲労試験を行い、特に高温酸化劣化の界面き裂進展特性の影響の解明を行った。
(1-2) 界面はく離進展特性の破壊力学的評価:高温酸化劣化材を用いてDCB、4点曲げ(サンターバラ法)の各試験法を用いた破壊力学的界面き裂進展特性の評価を行った。
(1-3) 界面き裂進展の数値シュミレーションコードの構成:動翼リーディングエッジ部を対象にした非定常熱応力解析を行い、界面き裂応力拡大係数を決定した。
研究(2)TBC寿命予測システムの開発
界面破壊特性評価に関する研究と熱応力数値解析を錬成させた、界面き裂応力拡大係数に基づくTBC寿命予測システムを開発した。すなわち、実験的に決定された界面き裂応力拡大係数と熱応力解析結果に基づき、動翼リーディングエッジ
部の実機条件における熱疲労はく離き裂進展挙動の界面破壊力学的評価を行うことにより寿命予測システムを考案した。さらに、本法の妥当性をレーザ加熱法による加速試験結果に適用することにより示した。

Research Products

• [Publications] 河 済昌,橋田俊之,庄子哲雄,河合久孝,佐藤 実,橋本英雄: "遮熱セラミックスコーティングの界面破壊特性に及ぼす高温酸化の影響に関する研究" 日本機械学会 第75期通常総会講演会講演論文集(II). No.98-1. 652-653 (1998)