2013 Fiscal Year Research-status Report
遮熱コーティングシステム材の高温共鳴超音波弾性計測に基づく界面損傷評価法の開発
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24560084
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
脇 裕之 岩手大学, 工学部, 准教授 (30324825)
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| Keywords | 遮熱コーティング / 弾性係数 / 損傷評価 / 共鳴超音波スペクトロスコピー / 高温 / はく離 / き裂 |
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| Research Abstract |
遮熱コーティング(Thermal Barrier Coating: TBC)の界面近傍の複雑な損傷過程とはく離機構の解明に寄与するため，コーティング直下の損傷状態を非破壊でその場評価できる手法を開発することを目的とした．基材一体のコーティングシステム材のコーティングの弾性係数を共鳴超音波スペクトロスコピー（Resonance Ultrasound Spectroscopy: RUS）により評価し，損傷が発生した際の見かけの弾性係数の変化から損傷を評価する手法の開発を行った．本年度の成果は以下のようにまとめられる．
１．基材に対するコーティングの相対剛性が高い場合において，精度良くコーティングの弾性特性が評価できることを実験的に確認した．コーティングの相対剛性を高めるために，基材の厚さを薄くすることが有効であった．
２．TBCセラミックは金属と比べ相対的に鏡面状態が悪いため，常温においては，TBC単体試験片での計測より，基材一体試験片の鏡面基材側を計測することが有効であることが分かった．特に，特殊ポーラスTBCでは鏡面研磨が困難であり，このような材料では基材一体試験片での評価が有効であると分かった．
３．FEMを用いて損傷が発生した場合の振動解析を行い，損傷が生じた際の見かけの弾性係数の変化（損傷が無いモデルでの弾性係数の変化）を検討した．界面はく離に対しては見かけの弾性係数の変化が小さく，その検出は困難と考えられた．一方，表面縦割れき裂に対しては見かけの弾性係数の変化が大きく検出可能であることが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成25年度は，基材一体RUS評価の高精度化を行った．また，どのような損傷が見かけの弾性係数の大きな変化を起こすかFEM解析により明らかにし，検出可能な損傷タイプを概ね明らかにできた．研究目的に沿って，概ね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
微小な損傷を評価するためには，弾性係数群の評価精度が重要となる．基材一体RUS評価の更なる高精度化をはかるため，試験片寸法が結果の弾性係数群に及ぼす影響度の解析を行う予定である．また界面近傍の縦割れき裂など，様々なタイプの損傷が見かけの弾性係数の変化に及ぼす影響を解析する予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度はFEMによる解析的検討を中心とし，実験に必要な経費を翌年に使用することにしたためである．
平成26年度は主に，実験を遂行するための物品費（損傷評価試験片作製，観察用試料作製，加振用圧電素子，実験機器など），研究成果発表などの旅費，での使用を計画している．
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