2015 Fiscal Year Research-status Report
極過酷ヒートショック環境に耐えられるセラミックス厚膜の開発
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26420697
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
中村 淳 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (90725649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
斉藤 秀俊 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80250984)
小松 啓志 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70721231)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 熱衝撃 / 酸化イットリウム / 酸化エルビウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、極過酷ヒートショック環境に耐えられるセラミックス膜の熱衝撃耐性の普遍性を検討した。まず、前年度導入した専用回転機に取り付けたSUS基材上にY2O3と同様の希土類酸化物であるエルビア(Er2O3)膜に対して、H2-O2フレーム炎を用いた(外炎：2700℃)燃焼炎サイクル試験を実施、セラミックス膜の熱衝撃耐性を調査した。SUS基材の最高到達温度は、それぞれ100scanの時は、481.5度,225scanの時は577.0度そして450scanの時は671.5度だった。次にSUS基材上の堆積物は、ハナワルト法による物質同定の結果、立方晶系及び単斜晶系のEr2O3結晶を含有しており、副生成物の混入は確認されなかった。そして、Er2O3の断面解析により、熱衝撃試験により膜厚が13.5μmから～6μmに減少したものの、いずれも2次元気孔率3％の緻密な膜であった。本手法で得られるEr2O3膜は、高温に晒されると膜の損傷や膜厚の減少が起こるとわかった。
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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
本研究の目的は、30,000℃/sの極過酷ヒートショックで破壊しない金属酸化物の作製方法と普遍的な結果、すなわち、どの原料酸化物+基板金属の組み合わせでも同様の結果が得られるかを明らかにすることである。前年度は高いヒートショックY2O3膜が得られていた。今年度は、キレート原料から得られるEr2O3膜をSUS基材上に作製し、燃焼炎サイクル試験を実施した。その結果、Y2O3膜同様にEr2O3膜も高いヒートショック性を有することがわかった。今後は異なる基材基材上の酸化物、新規キレート原料由来の酸化物に対し熱衝撃試験の実施を検討予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の方針として、更なる極過酷ヒートショック金属酸化物の作製および検討を行う。昨年度同様に、次世代の熱遮蔽コーティング(TBC)用の新規キレート原料の創生への挑戦を行いつつ、実験を進める予定である。以上の実験計画より、前年度と同様に合成したサンプルの詳細な構造をX線回折法や電子顕微鏡、エネルギー分散型X線分析により解析を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
前年度専用回転器を、専門業者との協議を基に設計を行ったところ当初想定していた物品費より低い価格で購入できたので、今年度は差額を製膜装置周辺の部品の拡充(小額商品)などにに当てた。その結果、当初想定していた差額分がほぼ残った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
発生した次年度使用額は、次世代の熱遮蔽コーティング(TBC)用の新規キレート原料の創生への挑戦に使用する。具体的には、金属キレート原料の作製に用いる、Y2O3、ZrO2、CeO2、Gd2O3などの金属酸化物原料粉末の購入に使用する予定。また、中国で開催されるITSC2016などの国際会議やセラミックス協会が主催する国内学会に参加し、研究成果の公表および次の研究計画に関する情報収集を行う予定である。
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[Journal Article] Synthesis of (Y,Er)2O3 Films from Multiple-Nuclei EDTA・(Y,Er)・H Complexes by Flame Spray Method2015
Author(s)
Keiji Komatsu, Tetsuo Sekiya, Ayumu Toyama, Tomoyuki Shirai, Atsushi Nakamura, Shigeo Ohshio, Ikumi Toda, Hiroyuki Muramatsu, Hidetoshi Saitoh
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Journal Title
MATERIALS TRANSACTIONS
Volume: 57
Pages: 1-4
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Effects of Combustion Gas Species on Y2O3 Film Produced from Metal-EDTA Complex by Flame-Spraying Technique2015
Author(s)
Keiji Komatsu, Tetsuo Sekiya, Hasebe Yasuhiro, Ayumu Toyama, Atsushi Nakamura, Masahiro Noguchi, Yu Li, Shigeo Ohshio, Hiroki Akasaka, Hidetoshi Saitoh
Organizer
2015 MRS Fall Meeting & Exhibit
Place of Presentation
Boston, Massachusetts，USA.
Year and Date
2015-11-29 – 2015-12-04
Int'l Joint Research
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