2012 Fiscal Year Annual Research Report
遮熱コーティングシステムの微視的様相に着目したクリープ及び疲労損傷機構の解明
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22560703
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
高橋 智 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (80260785)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 遮熱コーティング / 高温材料 / 溶射 / 損傷解析 |
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| Research Abstract |
ガスタービン高温部材には、耐酸化性に優れた金属ボンドコート（BC）と遮熱性に優れたセラミックトップコート（TC）からなる遮熱コーティング（TBC）が必要不可欠である。高性能のTBCシステムの設計・開発に向け、本研究では，機械的損傷挙動その場観察装置を用い，き裂発生・進展挙動をコーティング微構造と関連づけて検討するとともに、種々の機械的試験方法に基づく損傷抵抗の多元的評価を試みた。
（１）TBCシステム損傷挙動その場観察
トランスピレーション冷却技術の開発に向け、超多孔質なTCを有するTBCについて、室温および高温における引張損傷挙動のその場観察を行い、現用のTBCと比較検討した。試験温度によらず、引張負荷の増加に伴い、TC表面や内部からき裂が発生し、TC/BC界面まで達した後、界面に沿って進展してTCをはく離させる。しかし、現用のTBCに比べて超多孔質TBCは引張負荷ひずみ収容能力に優れ、TC内からのき裂発生・進展を遅延させることを明らかにした。
（２）種々の機械的試験法に基づくTBCの損傷抵抗の多元的評価
TCのはく離は実用上深刻な問題であるが、高温部材の部位によってTBCに作用する熱機械的負荷は著しく異なる。そこで、４点曲げ試験法を利用した静的な引張・圧縮負荷および動的な引張・圧縮負荷（疲労）、さらにせん断負荷曲げ負荷に対する損傷抵抗を調べ、これらに基づく多元的評価を提案し、次の事柄を明らかにした。TC組織の影響は、静的負荷条件下における損傷に対しては軽微であるが、せん断負荷や動的負荷における損傷に対して著しい。高温酸化処理によるTCの焼結化やTC/BC界面に生成するTGOは、各種機械的負荷に対する損傷抵抗を低下させ、特に圧縮やせん断負荷ではその影響は顕著となる。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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