2020 Fiscal Year Annual Research Report
C/Cコンポジットの溶融塩電解表面改質による超軽量超耐熱材料の創成
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18H01716
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
竹田 修 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60447141)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 幸司 京都大学, 工学研究科, 特定准教授 (20533665)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | C/Cコンポジット / 耐熱材料 / 電解 / SiC / 電気化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、これまで実用化されてこなかったC/Cコンポジットに耐酸化性被膜を形成し、革新的に高い耐用温度（約1300℃）を有する、超軽量・超耐熱材料を創成することを目標とした。本研究対象をガスタービン用耐熱材料に応用することで、現行材料のNi基超合金と比べ、火力発電の発電効率の抜本的な改善が期待される。具体的な実施項目としては、溶融塩中でのイオンの輸送速度と電極反応速度、電極内の原子の拡散速度、電解諸条件が被膜の機械的・化学的特性に与える影響を研究し、溶融塩電解表面改質でC/Cコンポジット表面を珪化することでSiC被膜を形成することとした。特に、パルス電解法を用いて、従来法では困難であったマイクロクラック内のSi析出、充填、微細孔封止を行うことを目指した。
これまで、溶融塩中のSiイオンの輸送速度に比較して、固体中のSiの拡散速度が極度に遅いことが確認されたため、溶融塩中からのSiとCの共析を試みた。様々な条件を試みたが、Cのみ、あるいは、Siのみは析出したが、SiCとして同時析出させることは難しいことが分かった。そこで、基板である炭素材を改質することで、Siの拡散を促進させることを狙った。具体的には、C/Cコンポジット基板を、大気下で弱酸化させ、表面近傍のCマトリックスを燃焼除去した。その空隙に、溶媒に分散させた黒鉛粉末を導入し、密度の低いC領域を形成した。こうして作製した改質C/Cコンポジット基板に電解還元拡散法を適用したところ、表面から60～70 micron の深さまでSiCを形成することができた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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