2015 Fiscal Year Research-status Report
エアロゾルデポジッション法による常温での高配向セラミックスコーティングの創生
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15K06501
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
長谷川 誠 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50376513)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | エアロゾルデポジション / 集合組織 / 結晶配向 / 塑性変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、α-Al2O3およびNi合金粉末を対象に、種々のAD製膜条件で膜を作製し、作製した膜を対象に、種々の温度、時間において熱処理を施し、熱処理が膜の結晶粒組織や集合組織に与える効果を調べている。本年度の実績は以下の通りである。
①AD製膜条件の確立：エアロゾルデポジッション(AD)法によってα-Al2O3粉末およびNi合金粉末をムライトあるいはMo基材へコーティングした。キャリアガスはN2およびHeを使用し、異なる粉末巻上流量(3～10L/min)、粉末搬送流量(3～10L/min)、粉末衝突角度(90°, 60°)、試料-ノズル間距離(3～8 mm)、によりAD製膜を実施した。膜の厚さは、1μm程度となるようにした。製膜した試料の膜厚は精密段差測定機をもって評価した。
②熱処理条件による組織変化：ムライト基材の場合は大気中で、Mo基材の場合は真空中で実施した。種々の熱処理温度(900℃～1300℃)および時間(10～100h)にて熱処理を施し、コーティングの組織および集合組織変化に与える効果を調べた。
③組織評価：製膜した試料および熱処理を施した試料を対象にFE-SEMにより結晶粒組織を観察した。面積法により結晶粒径分布を評価し、製膜条件および熱処理条件との関係を実験的に検討した。
④集合組織評価：X線により製膜した面を対象にシュルツの反射法によって集合組織を測定した。使用したX線はCuのK線である。測定に用いる。α-Al2O3の回折線は11-12, 10-10, 11-23, 32-54の４つであり、Niの場合は、001, 011, 111の３つである。得られる回折線の強度をもとに結晶方位分布関数を用いて集合組織を評価した。さらに、主成分から15度以内の極の体積分率を元に集合組織評価を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
α-Al2O3粉末を用いての評価は一通り実施した。また、使用しているα-Al2O3粉末の１つぶが２～３個の結晶粒で構成されているということが分かったため、テイラーモデルでは無く、簡易的にシュミット因子を用いて集合組織形成の評価が可能であることも示し、２８年度の一部を先取りした形となった。Ni合金粒子については、装置の関係でα-Al2O3粒子での成膜を主に実施したため、多くの結果は得られていないが、粒子がナノオーダーの場合には成膜されるものの、得られた膜に集合組織は形成されずおおむねランダムであることが分かった。今後、Ni合金粒子については、1~3μm程度の粒子を対象として成膜を実施し、α-Al2O3粉末と同様に集合組織の形成について検討を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
①成膜および熱処理にともなう組織の評価：今年度も引き続き試料作製および評価を継続して行う。特に、Ni合金粒子について評価を継続する。
②シュミット因子とＣＲＳＳを用いての集合組織形成の検討：昨年度の進捗において、α-Al2O3の粒子の状態を考えるとシュミット因子による評価においても問題が無さそうなことが明らかとなったことから、本年度ではα-Al2O3の粒子においてシュミット因子による活動すべり系および臨界分解せん断応力（ＣＲＳＳ）によって活動すべり系を決定し、集合組織形成を検討することを新たに検討することとした。粒子の状態においては、Ni合金粉末においても適用を実施する。
③テイラーモデルに基づいて塑性変形とへき開破壊を考慮した集合組織形成の検討：Ni合金についてすべり変形が活動した場合について、結晶粒の変形の連続性を満足させる変形モデル（テイラーモデル）を用いて集合組織の形成について検討する。これにより、AD法により得られた集合組織が変形を主とした集合組織形成であるかを厳密に確認することができる。α-Al2O3の活動すべり系から、すべり変形のみ、あるいはすべり変形と双晶変形の両方が活動した場合について、同様にテイラーモデルを用いて集合組織の形成について検討する。へき開破壊をも考慮した集合組織形成を検討する。
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