2018 Fiscal Year Annual Research Report
Functionally gradient thermal barrier coatings
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16K14109
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小川 和洋 東北大学, 工学研究科, 教授 (50312616)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 遮熱コーティング / 高温酸化 / 熱成長酸化物 / ボンドコート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年までの研究で，遮熱コーティング(TBC)における基材との界面強度向上には，ボンドコートの化学組成を最適化することにより，ボンドコート(BC)内部で高温酸化が進行する内方拡散酸化物の形成が有効であり，金属セリウムやセラミックスであるセリウム酸化物をボンドコート材料であるCoNiCrAlYに添加することが有効であることを示してきた．また，溶射条件の最適化により酸化物の形成を制御可能か否かに関し，検討を行い，溶射プロセスによって，内方拡散TGOの生成度合いが異なり，これまで耐酸化の観点から使用されてこなかった大気圧プラズマ溶射法による成膜が最も良好な内方拡散TGOを生成させることを明らかにした．また，同様の化学組成を有する粉末粒子であっても粒径が細かくなるほど表面積の割合が増え，内方拡散TGOが生成しやすいことを明らかにした．これらのプロセス，粒子を用いたTBCに関し，4点曲げ試験による界面強度評価を実施し，はく離が生じないといった極めて良好な結果を得ることができた．以上の結果から，BC粒径および溶射方法を変化させることによって，セリウム酸化物添加同様の内方拡散酸化物を形成させることに成功した．しかし，熱処理条件によっては，酸化皮膜が厚くなりすぎ，基材まで酸化する場合が確認された．そこで，今年度は耐酸化を目的とした緻密なBCと耐はく離性を目的とした内方拡散酸化物を含むBCの2層化技術の開発を行った．その結果，内部酸化の少ないBC上に内部酸化の多いBCを成膜し，高温曝露を行った場合，内部酸化の少ないBCは酸化し難いことを明らかにした．また，二層BCを有するTBCは，縦割れの基材への到達を抑制でき，引張に対して高い耐はく離特性を有することを示した．以上の結果から，本研究で開発したBCを使用することで，使用することで酸化が顕著になり，界面強度が向上する可能性が考えられる．
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