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高密度減圧プラズマ溶射材の熱疲労・高温疲労強度向上に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 13650089
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関大阪大学

研究代表者

西川 出  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教授 (90189267)

研究分担者 脇 浩之 (脇 裕之)  大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (30324825)
木田 勝之  大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (00271031)
小倉 敬二  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (70029007)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2002年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2001年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワードセラミックス溶射 / レーザスペックル / ひずみ計測 / 高温疲労 / はく離き裂 / 内部き裂 / き裂進展 / 減圧溶射 / セラミック溶射 / レーザースペックル / 剥離き裂
研究概要

893Kおよび常温において遮熱コーティングを施したSUS304につき疲労試験を行った.各溶射処理が基材の寿命に及ぼす影響を詳細に検討するため,未処理の試験片およびブラスト処理のみ施した試験片,ZrO_2-8Y_2O_3被覆およびAl_2O_3被覆,大気溶射ボンド層および減圧溶射ボンド層,ボンド層の拡散熱処理の有無,それぞれの疲労試験を行い,これらの疲労強度,破壊過程を比較・検討し,疲労破壊機構の検討を行った.
その結果,セラミックス層のき裂は破断寿命に大きな影響を及ぼさず,破断寿命にはボンド層のき裂が支配的であることが分かった.ボンド層大気溶射材ではボンド層に疲労き裂が発生し易いため,ボンド層強度がより小さく基材界面がはく離し易いアルミナ溶射材の方がジルコニア溶射材より長破断寿命であった.これはボンド層にき裂が発生し,はく離が発生せずそのまま基材に進展する場合と,ボンド層にき裂発生後,はく離によってき裂が停留する場合の破壊過程の相違が原因であった.ボンド層減圧溶射材ではボンド層に疲労き裂が発生し難いため,基材界面がはく離し難く,長破断寿命となった.ボンド層減圧溶射材で破断寿命が向上するのは,ボンド層が基材のき裂発生を抑制したためであった.ボンド層大気溶射材よりボンド層減圧溶射材の方が長破断寿命であったので,寿命を向上させるには強固なボンド層を長はく離寿命で基材に被覆することが有効であることが分かった.ボンド層のはく離寿命を向上させるには,ボンド層の密着強度と強度を向上させることが有効であることが分かった.また,セラミックス層の強度は低下させることが有効と考えられた.疲労破断寿命向上にはボンド層の引張残留応力軽減が重要であることが分かった.

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (28件)

  • [文献書誌] 脇裕之, 小倉敬二, 西川出: "遮熱コーティング鋼の高温疲労破断強渡におよぼすボンドコート層はく離強度の影響"日本機械学会講演論文集. No.02-1. 221-222 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 脇裕之, 小倉敬二, 西川出: "皮膜ひずみモニタリングによる遮熱コーティング鋼の高温疲労はく離検出"日本材料学会第40回高温強度シンポジウム前刷集. 75-79 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 脇裕之, 小倉敬二, 西川出: "拡散熱処理が減圧溶射CoNiCrAlY皮膜の機械的特性に及ぼす影響"日本機械学会講演論文集. No.034-1(未定). (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 増川功一, 西川出, 小倉敬二: "高温下における窒化ケイ素のき裂進展抵抗上昇に及ぼす負の応力比の影響"日本機械学会講演論文集. No.034-1(未定). (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 西川出, 小倉敬二, 國松真也: "デジタル画像相関法による高温下セラミックスき裂の遮蔽効果抽出"日本機械学会講演論文集. No.02-1. 173-174 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 西川出, 小倉敬二, 國松真也: "高温下における窒化ケイ素セラミックスの進展・停止き裂の開口変位挙動"日本材料学会第26回疲労シンポジウム講演論文集. (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroyuki WAKI, Keiji OGURA, Izuru NISHIKAWA: "Effect of Delamination Strength of Bond Coatings on High Temperature Fatigue Strength of Thermal Barrier Coating Material"Proceedings of JSME. No.02-1. 221-222 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroyutki WAKI, Keiji OGURA, Izuru NiSHIKAWA: "Surface Strain Monitoring Approach to Detection of Delamination fog Thermal Barrier Coated Material under High Temperature Fatigue Condition"Proceedings of the 40th Symposium on Strength of Materials at High Temperatures. 75--79 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroyuki WAKI, Keiji OGURA, Izuru NISHIKAWA: "Effect o Heat Treatment on Mechanical Properties of Low pressure Sprayed CoNiCrAlY layer"Proceedings of JSME. No.034-1. (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koichi MASUKAWA, Izuru NISHIKAWA, Keiji OGURA,: "Effect of Negative Stress Ratio on Increase in Crack Growth Resistance of Silicon Nitride Ceramics at High Temperature"Proceedings of JSME. No.034-1. (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Izuru NISHIKAWA, Keiji OGURA, Shinya KUNIMATSU: "Extraction of Stress Shielding Effect of the Crack in Ceramics at High Temperature Using Digital Image Correlation Method."Proceedings of JSME. No.02-1. 173-174 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Izuru NISHIKAWA, Keiji OGURA, Shinya KUNIMATSU: "Crack Opening Behaviour of Moving Crack and Stationary Crack of Silicon Nitride Ceramics at High Temperature."Proceedings of the 26th Symposiu on Fatigue. (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroyuki WAKI, Keiji OGURA, Izuru NISHIKAWA, Hirotaka NAGANUMA, Masahiro NISHII: "Observation of High Temperature Fatigue Processes with Surface Strain Monitoring in Zirconia-Sgrayed Type 304 Stainless Steel"Transaction of JSME. 67-659. 1148-1154 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroyuki WAKI, Keiji OGURA, Izuru NISHIKAWA: "Stress-Strain Response of Plasma-Sprayed Thermal Barrier Coatings under Uni-axial Compressive Loading"Transaction of JSME. 68-673. 1375-1381 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroyuki WAKI, Keiji OGURA, Izuru NISHIKAWA, Yoshihiko KASHIHARA: "Residual Stress Measurement of Plasma-Sprayed Coatings"Transaction of JSME. 68-673. 1182-1188 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroyuki WAKI, Keiji OGURA, Izuru NISHIKAWA, Hirotaka NAGANUMA: "Surface Strain Monitoring Approach to Delamination Failure of Thermal Barrier Coated Type 304 Stainless Steel under Thermal Cycle Condition"Transaction of JSME. 68-675. 1643-1649 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 脇裕之, 小倉敬二, 西川出: "遮熱コーティング鋼の高温疲労破断強渡におよぼすボンドコート層はく離強度の影響"日本機械学会講演論文集. No.02-1. 221-222 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 脇裕之, 小倉敬二, 西川出: "皮膜ひずみモニタリングによる遮熱コーティング鋼の高温疲労はく離検出"日本材料学会第40回高温強度シンポジウム前刷集. 75-79 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 脇裕之, 小倉敬二, 西川出: "拡散熱処理が減圧溶射CoNiCrAlY皮膜の機械的特性に及ぼす影響"日本機械学会講演論文集. No.034-1(未定). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 増川功一, 西川出, 小倉敬二: "高温下における窒化ケイ素のき裂進展抵抗上昇に及ぼす負の応力比の影響"日本機械学会講演論文集. No.034-1(未定). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 西川出, 小倉敬二, 國松 真也: "デジタル画像相関法による高温下セラミックスき裂の遮蔽効果抽出"日本機械学会講演論文集. No.02-1. 173-174 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 西川出, 小倉敬二, 國松 真也: "高温下における窒化ケイ素セラミックスの進展・停止き裂の開ロ変位挙動"日本材料学会第26回疲労シンポジウム講演論文集. 129-132 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 小倉敬二, 西川出, 脇裕之, 長沼博貴: "ヒートサイクル下におけるジルコニア被覆SUS304鋼の損傷挙動"日本機械学会講演論文集. 014-1. 33-34 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 脇裕之, 小倉敬二, 西川出, 柏原良彦: "プラズマ溶射被覆の残留応力と密着強度測定"日本機械学会講演論文集. 014-1. 43-44 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroyuki WAKI, Keiji OGURA, Izuru NISHIKAWA: "Notch Root Biaxial Cyclic Strain Behaviour of Type 304 Stainless Steel at Elevated Temperature Using Laser Speckle Strain/Displacement Gauge"JSME International. Vol.44, No.3. 374-382 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 脇裕之, 小倉敬二, 西川出, 長沼博貴, 西井雅宏: "ジルコニア溶射被覆SUS304鋼の高温疲労過程と表面ひずみ挙動"日本機械学会論文集(A編). 67・659. 1148-1154 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 脇裕之, 小倉敬二, 西川出, 長沼博貴: "表面ひずみ計測によるセラミックス溶射SUS304鋼のヒートサイクル損傷過程の観察"日本機械学会講演論文集. No.01-16. 289-290 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 脇裕之, 小倉敬二, 西川出: "プラズマ溶射被覆の非線形応力-ひずみ応答におよぼす溶射粉末粒径の影響"日本機械学会講演論文集. No01. (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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