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レーザ溶射およびプラズマ溶射法により金属膜あるいはセラミック膜を作成し、X線応力測定法を用いて溶射膜の残留応力ならびに加熱処理による残留応力の変化、また、硝削加工による残留応力を調査検討した。その結果、低炭素鋼、ステンレス鋼、アルミナさらにNiN膜について残留応力測定が可能であることが明らかになった。溶射膜の残留応力は溶射膜材料、基材、溶射方法によって違いはあるものの、すべての場合において引張残留応力であった。また、プラズマ溶射法で作成したNiCrからアルミナへの傾斜組成膜と傾斜しない膜を比較すると、最表面アルミナ層の残留応力値に顕著な違いは認められなかった。
金属膜においてはその後の加熱処理によって残留応力は変更され、十分な加熱を施すと被膜と基材の熱膨張係数差により説明可能な残留応力状態となった。しかし、プラズマ溶射により作成したアルミナ皮膜に対しては均一加熱を施しても残留応力の際だった変更はなく、引き続き膜構造も含めてX線的残留応力の物理的意味を調査しなければならない問題点が浮かび上がってきた。
2次元軸対称問題として単層膜および積層組成膜の内部応力状態を弾性解析したが、積層化による最外層の応力の緩和は大きいものではなく、層界面を介して応力の変化が緩やかになることにそのメリットがあることがわかった。連続傾斜膜に対しては応力分布が連続になることが予測され、膜の剥離を抑制することになることが考えられる。
今後は積層化膜が熱衝撃特性の改良に及ぼす効果について、残留応力の変化とともに考察を加える計画である。
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