次世代遮熱/耐環境性コーティング材のCMAS損傷シミュレーション技術の構築

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K14414
• Research Institution: Japan Fine Ceramics Center
• Principal Investigator: 河合 江美 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 研究員 (80781450)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 遮熱/耐環境コーティング / CMAS融液浸透試験 / 高分解能SEM-EDS / 浸透機構

Outline of Annual Research Achievements

高圧タービンの使用温度の高温化とともに，火山灰や砂などの微小な無機不純物(CMAS)による遮熱/耐環境コーティング(T/EBC)の損傷が問題となっている．この課題を解決するために，本研究では，熱力学平衡計算(T/EBC材‐CMAS融液間の反応)と有限要素法(FEM)による流体計算(微細構造を考慮したT/EBC層内へのCMAS融液の浸透)の連成解析を可能にする計算スキームを構築することを目的とする．
計算スキームの妥当性を検証するためには，実験により得られる融液浸透挙動との比較が重要である．そこで，次世代のT/EBC材として期待されるYb2Si2O7焼結体に対して，熱衝撃試験炉を活用したCMAS融液浸透試験を実施した．試験時間が異なる焼結体断面を，エネルギー分散型X線分光器を搭載した高分解能透過型電子顕微鏡を用いて観察・分析し，CMAS浸透深さの時間依存性を明らかにし，融液浸透機構を推察した．