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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Development of coating on boiler tubes for higher efficient coal-fired generation plants

Research Project

Project/Area Number 26249098
Research InstitutionTomakomai National College of Technology

Principal Investigator

黒川 一哉  苫小牧工業高等専門学校, 未登録, 校長 (00161779)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 浅見 廣樹  苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (00547961)
沖中 憲之  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20250483)
高澤 幸治  苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (20331952)
松浦 清隆  北海道大学, 工学研究院, 特任教授 (60142692)
張 麗華  北海道大学, 工学研究院, 助教 (60719714)
坂口 紀史  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70344489)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywordsサイアロン / 燃焼合成 / 石炭火力発電 / 伝熱管 / コーティング / 耐高温腐食性 / 機械的性質
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、次世代高効率石炭火力発電用ボイラ伝熱管に対応可能な耐摩耗性・耐高温腐食性・長寿命に優れたコーティング技術の開発を目指している。特に、石炭燃焼雰囲気下での硫化・塩化反応の抑制および耐摩耗性を飛躍的に改善できるコーティング材料の開発を進め、最終的にはそこで得られた知見に基づき750℃超級高効率石炭燃焼発電プラントに資するボイラ伝熱管へのサイアロン‐金属系複合材料の創製およびその溶射技術開発を提案することを目的としている。
本年度は、特に①サイアロンに関する基礎的研究として不純物の空間分布評価法の確立、②サイアロンと耐熱合金の接合性の評価および改善法、③サイアロンの焼結性改善方策の検討、④サイアロン溶射膜の成膜に関する研究を主として行ったこれらの研究で得られた主な成果は以下の通りである。
(1) CaとEuを共ドープしたサイアロンした試料を作製し、HAADF=STEMでドーパントの空間分布を評価する手法を確立した。今後、不純物固溶によりサイアロン特性を改善できる可能性が期待される。(2) 調製したCr添加サイアロン焼結体と304ステンレス鋼およびINCONEL X-750の接合性は、Agフィラーを用いることにより両接合体とも200MPa以上の3点曲げ強度を示すことがわかった。破断位置はサイアロン内であり、接合性は極めて良好であることが示唆された。(3)高速気流中衝撃法によるサイアロン粒子表面にニッケル、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム等の被覆を行うことを試みた結果、塑性変形可能なNiがもっとも良好な被覆率を示した。(4)衝撃焼結被覆法により溶射膜の作製を行い、サイアロン粉末へのNi粉末添加の成膜厚さ改善を明らかにするとともに、成膜モデルを考察した。
以上の基礎的知見を踏まえて、最適な溶射粉末組成、材料システム構成などについて現在検討を行っている。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] High-temperature corrosion resistance of SiO2-forming materials2018

    • Author(s)
      K. Kurokawa, T. Sudiro, T. Sano, S. Kyo, O. Ishibashi, M. Nakamori
    • Journal Title

      Corrosion Review

      Volume: 36 Pages: 65-74

    • DOI

      10.1515/corrrev-2017-0069

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Estimating the Spatial Distribution of Ca Dopants in α-SiAlON by Statistical Analysis of HAADF-STEM Image2017

    • Author(s)
      N. Sakaguchi, F. Yamaki, G. Saito, Y. Kunisada
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 58 Pages: 1341-1345

    • DOI

      10.2320/matertrans.MAW201705

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Suppression of Formation of Harmful Products in High-Temperature Corrosion Atmospheres2018

    • Author(s)
      K. Kurokawa
    • Organizer
      The 11th International Workshop on Plasma Application and Hybrid Functionally Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cr添加SiAlONと耐熱合金のろう付け接合2018

    • Author(s)
      徳永透子, 大野宗一, 松浦清隆
    • Organizer
      平成29年度日本金属学会日本鉄鋼協会両支部合同冬季講演大会
  • [Presentation] Characterization of bonding between Cr-alloyed SiAlON ceramic and heat-resistant alloys2018

    • Author(s)
      T. Tokunaga, K. Matsuura, M. Ohno
    • Organizer
      2018 2nd International Conference on Advanced Technologies in Manufacturing and Materials Engineering (ATMME 2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] HAADF-STEM法によるドーパント分布解析における電子チャネリングの影響2018

    • Author(s)
      齊藤元貴,國貞雄治,坂口紀史
    • Organizer
      日本金属学会2018年春期講演大会
  • [Presentation] Microstructure of SiAlON/Stainless Steel Interface2017

    • Author(s)
      K. Kurokawa, A. Kawanami, L. Zhang, N. Okinaka, K. Ohkubo, S. Watanabe
    • Organizer
      The 11th International Symposium on Applied Plasma Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] HAADF-STEM 法によるドーパント分布解析におけるフォーカス依存性2017

    • Author(s)
      齊藤 元貴,國貞 雄治,坂口 紀史
    • Organizer
      平成29年度日本顕微鏡学会 北海道支部学術講演会
  • [Presentation] スルーフォーカスHAADF-STEM法によるドーパント分布解析における収束角の影響2017

    • Author(s)
      齊藤 元貴,八巻 風太,國貞 雄治,坂口 紀史
    • Organizer
      日本金属学会2017年秋期講演大会
  • [Presentation] HAADF-STEMによるα-SiAlON中のCa分布評価2017

    • Author(s)
      坂口紀史,八巻風太,齊藤元貴,國貞雄治
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第73回学術講演会
  • [Presentation] スルーフォーカスHAADF-STEM法によるCa-α-SiAlON中Eu原子の3次元分布解析2017

    • Author(s)
      齊藤元貴,八巻風太,國貞雄治,坂口紀史
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第73回学術講演会
  • [Presentation] 高速気流中衝撃法を用いたサイアロン粒子の表面改質とその粉末の焼結挙動2017

    • Author(s)
      渡邊和来, 高澤幸治,浅見廣樹,黒川一哉
    • Organizer
      日本金属学会2017年秋期(第161回)講演大会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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