2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on formation mechanism of all directional elastic moduli in thermal barrier coating by resonance ultrasound spectroscopy during thermal spraying process
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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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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，評価が困難なため，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．
2018年度中までに，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．また，プラズマ溶射過程中に，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し，プラズマジェット中で，基材の加振・振動の受信が可能となった．そのシステムを用いて，耐熱合金コーティングについて，薄膜から厚膜まで連続的に成膜し，各膜厚の成膜直後にプラズマジェット中で，共鳴周波数群を計測することで，高温弾性係数のその場評価が可能となった．
2019年度は，そのシステムを用いて，耐熱合金コーティングのプラズマ溶射中の弾性係数履歴を評価した．皮膜の弾性係数の評価精度を向上させるため，低弾性基材を用いて評価した．その結果，成膜過程中において，皮膜の弾性係数は，薄膜から厚膜まで膜厚依存性がほとんど無いことが分かった．すなわち，成膜途中の弾性特性は，その後の成膜の影響は小さく，ほとんど変化せず安定的であることが明らかとなった．
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