2017 Fiscal Year Research-status Report
粒子堆積中の共鳴超音波計測による遮熱コーティングの全方向弾性係数決定機構の解明
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17K06039
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
脇 裕之 岩手大学, 理工学部, 教授 (30324825)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 構造・機能材料 / 遮熱コーティング / 弾性係数 / プラズマ溶射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
弾性係数は材料力学パラメータの計算に必要不可欠な重要物性値である．遮熱コーティングは，その組織構造の異方性が原因で，各方向の弾性係数が異なる．しかし，評価技術の困難性のため，弾性特性の決定機構は未解明である．本研究では，溶射過程中に全方向の弾性係数を，その場計測可能な高温共鳴超音波スペクトロスコピーシステムを開発する．そのシステムを用いて成膜過程中（粒子の堆積中）のコーティングの弾性係数変化履歴を明らかにし，弾性係数の決定機構の解明を目指す．
本年度は，溶射過程中に基材の共鳴周波数をその場計測可能な3点支持型共鳴超音波スペクトロスコピーシステムを開発するため，主に次の２つの研究を行った．
（１）共鳴計測システムと組合せ可能な小型低出力プラズマ溶射装置を開発した．プラズマジェットの発生原理は，商業用の大型高出力タイプと同じとした．溶射粉末供給方法は負圧式とした．膜厚の均一化は，2次元自動ステージによる溶射ガンの移動によって行った．膜厚の制御は，溶射ガンの移動パス数によって行った．これによって合金溶射膜を均一な膜厚で成膜することに成功した．
（２）プラズマジェット中における基材の共鳴計測システムの開発を行った．基材を下方から3点支持し，上方からプラズマ溶射した．セラミック延長ロッドを介して，支持点において圧電振動子で加振・受信を行った．振動子をプラズマジェットから保護するために，基材の適切な寸法を検討した．また空冷で振動子を保護した．これらにより溶射中に一定時間，基材の加振・受信が可能となった．
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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
実施計画どおりに（1）共鳴計測システムと組合せ可能な小型低出力プラズマ溶射装置の開発，(2)プラズマジェット中の共鳴計測システムの開発，が概ね進捗しているため．
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は計画通り，溶射中のコーティングの弾性係数の変化履歴を評価する．今年度の残された課題として，溶射中にさらに精度良く共鳴周波数の変化を求めるために，圧電振動子の延長ロッドの長さの検討と，振動子の保護方法の検討も行う．
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| Causes of Carryover |
次年度使用残額は，当初所要額の約1.5%であり，ほぼ計画の範囲で使用している．次年度も計画どおりに，実験を実施するための物品費や，研究発表旅費などに使用する．
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