2005 Fiscal Year Annual Research Report
ガストンネル型プラズマ反応溶射による航空宇宙用超耐熱材料の開発に関する研究
| Project/Area Number |
15360449
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
小林 明 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (70110773)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松村 年郎 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90126904)
片山 聖二 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (10144528)
平田 好則 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (00116089)
小紫 公也 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (90242825)
|
|---|
| Keywords | TiN皮膜 / ガストンネル型プラズマ / プラズマ反応容射 / 高硬度 / 傾斜機能性 / 熱遮蔽膜 / ZrO_2-Al_2O_3複合皮膜 / 気孔率 |
|---|
| Research Abstract |
本年度は、最終年度であるため、ガストンネル型プラズマ溶射、反応溶射により得られたセラミックス膜についてその高性能化と、実用化に向けた検討を行った。その概要は以下のとおりである。
1.ガストンネル型反応溶射により、断面のビッカース硬度が、Hv=1400以上で、窒化率が95%以上の酸化(TiO_2)のない100μm以上のTiN膜を短時間、簡単に作製した。このTiN膜の機能性向上のためには、高精度・精密制御されたスマートプラズマ溶射システムが有効であることを示した。
2.TiN膜の機械的性質として100μm程度の膜が高性能であり、皮膜界面近くの皮膜密着強度や、耐摩耗性について良好な結果を得た。また、TiN膜の腐食試験の結果では、その腐食電位が厚い膜のほうが高くなり、耐食性が向上した。ZrO_2-Al_2O_3複合皮膜について、アノード分極特性の計測を行った。その結果、複合皮膜の腐食電位は、厚い膜のほうが高く、また、アルミナ混合率が大きいほうが高くなった。
3.高速度カメラによるZrO_2溶射粒子の速度を測定の結果、ガストンネル型プラズマジェット先端・中心軸上で150m/s前後であった。この速度は、プラズマの出力に伴い増加することがわかった。このことは、出力の増加により、熱遮蔽コーティングTBCの性能が向上することを示している。
4.ガストンネル型プラズマ溶射により作製したZrO_2-Al_2O_3複合皮膜の膜は、コーティング表面側が緻密・高硬度であり傾斜性をもつが、このコーティング表面側組織の緻密化は、優れた耐摩耗性とともに耐食性の向上に寄与する。一方、気孔率は基板に近づくほど直線的に大きくなる傾斜性を持つ。
5.イットリア安定化ジルコニア溶射膜の微細構造と変形挙動の関係を調べ、緻密な幕ほどクラックが入りやすいことを確認した。また、ひずみと気孔率の関係を明らかにした。
|
