2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of ultra-high-temperature ceramic composite coatings with excellent oxidation resistance via high-speed chemical vapor deposition techniques
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19H02484
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
且井 宏和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70610202)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (50357050)
原田 勝可 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 客員教授 (60552726)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 化学気相析出 / レーザー / 炭窒化タンタル / ホウ素 / コーティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、超高融点ホウ化物系複合材の高速化学気相成長により卓越した耐酸化性を有する超耐熱セラミックスコーティング層の開発を目的とする。昨年度までに有機原料を用いたレーザー化学気相析出（レーザーCVD）により、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウムからの炭窒化ジルコニウム層の気相成長と、テトラキスジメチルアミノジボロン（（NMe2)4B2）原料からの炭窒化ホウ素層の気相成長、およびそれらを組み合わせたホウ炭窒化ジルコニウム層やSiCとの複合層が高速に気相成長することを示してきた。本年度は、タンタル基非酸化物に焦点を当て、有機原料からの気相成長とSiCとの複合化を試みた。まず、タンタル原料にトリス（ジエチルアミド)（tert-ブチルイミド）タンタルを用いたレーザーCVDにより炭窒化タンタル層が形成し、その成膜速度は73.2μm/hであった。次に、タンタル原料とホウ素原料（(NMe2)4B2）を用いることで、ホウ素を含有するホウ炭窒化タンタル層が形成し、その成膜速度は 34.0μm/hであった。これらのタンタル基非酸化物層の表面はカリフラワー状組織が形成され、断面観察よりノジュール状に気相成長したことがわかった。また、タンタル基非酸化物層の気相成長時にSiC原料を導入することでSiCとの複合化層が形成し、その成膜速度は19.4μm/hであった。SiCとの複合層の表面は滑らかなコーン状組織が形成し、断面は非晶質様な緻密組織であった。得られたコーティング層に対し、酸化雰囲気下での高強度赤外レーザー照射による簡易高温酸化試験（1600℃）を行った結果、ホウ炭窒化タンタル層ではガラス質な組織が形成されることで比較的緻密質な形態を維持し、バブル形成が抑制される傾向が得られ、ホウ素を含むことで高温酸化雰囲気での防護性の向上が示唆された。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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