2020 Fiscal Year Research-status Report
Challenge in inventing environmental barrier coating with permanent self-crack healing ability for gas turbine
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18K14086
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| Research Institution | Kushiro National College of Technology |
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Principal Investigator |
NGUYEN THANHSON 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 講師 (00797235)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 自己修復 / 耐環境材料 / ガスタービンエンジン / 炭化ケイ素 / 熱処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度に実証した結果（Yb2Si2O7/SiCの複合材が水蒸気における800℃で繰り返し自己修復可能）に基づいて、各パラメータ(水蒸気の温度やSiCの割合など)の自己修復機能への影響を調査した。例としては、水蒸気温度を1150℃に上げたら、自己修復の速度を改善できる。更に、SiC粒子とSiCウィスカーを同時に添加すれば、自己修復の機能のみならず高い強度も与えられた。
一方、自己修復の効果を向上するため、溶射によるSiCの薄膜を作る計画があったが、検討した結果、溶射の代わりに、窒化することは効果がもっと高くなる。試験片が窒素における熱処理することで表面の治療材の濃度を向上してから自己修復が改善できる。
これらの研究成果は、アメリカセラミックス学会開催のICACC2021国際会議で発表を行いました。それから、以下のジャーナルに掲載された。
1)"Improving self-healing ability and flexural strength of ytterbium silicate-based nanocomposites with silicon carbide nanoparticulates and whiskers"、Journal of the Ceramic Society of Japan, 2021, 129(4), pp. 209-216 https://doi.org/10.2109/jcersj2.20179
さらに、もう一つの学術論文を高いインパクトファクターのジャーナル（Advanced Materials等）に投稿する予定がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究については、令和２年度に完了の予定があったが、コロナ感染拡大防止のため、研究代表者は2020年3月に母国に帰ってから、10月まで日本へ再入国出来なくなった。そのため、データ処理はまだ可能となるが、殆ど半年実験が出来なかった。更に、海外から研究のため必要な設備・材料を輸入することも遅くなった。これらのことから、研究の進捗状況がやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
実施期間は1年間延期を申請したが、今年度、早めに完了できるように努力している。本校で実験できない項目（EPMA、XRD、水蒸気熱処理など）は、共同研究との機関（長岡技術科学大学）を頼みました。現在、実験などほぼ完成し、研究結果をまとめて論文を執筆している状況となる。今後の研究の推進については、以下のように実施する：
＋繰り返し自己修復の材料は、Yb2Si2O7基材料だけでなく、それより安価な材料（Y2Ti2O7など）も検討する。
＋ガスタービンブレードに適用すつため、静的な強度の測定だけでなく、動的な(ダイナミック)強度も測定する。
＋材料の繰り返し自己修復の機を予則できるように、それに関するシムレイションすることやモデルを構築することを行う。
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| Causes of Carryover |
当初、この事業は長岡技術科学大学での実施予定であったが、H30年４月から釧路工業高等専門学校へ在籍機関を変更したことにより、研究設備の調整が必要となり、予定していた計画を変更せざるを得なかった。更に、コロナ感染拡大の影響のため、予定していた計画もやや遅れている。２年目の実施できなかった項目（水蒸気における長時間で熱処理する実験等）が3年目に移行されて、元の計画である3年目の項目とともにを行った。しかし、実験結果の再現性を確認することに関する消耗品の使用について、昨年度の年度末まで間に合わなかった。また、研究成果発表の論文の掲載を支援に関する経費も若干変更となった（「次年度使用額（Ｂ-Ａ）」）。
それらの項目は、今年度実施していく。
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