| 研究課題/領域番号 |
08455314
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
川崎 亮 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50177664)
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| 研究分担者 |
李 敬鋒 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50241542)
渡辺 龍三 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20005341)
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| 研究期間 (年度) |
1996 – 1998
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| キーワード | セラミックコーティング / プラズマ溶射 / ガスタービンブレード / 遮熱性 / 熱衝撃 / 熱疲労 / 脱落破壊 / アコースティックエミッション |
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| 研究概要 |
ガスタービンの作動温度の高温化は、エネルギー変換効率を向上させる上で極めて重要であり、これは、ただちにCO_2排出量を削減することを可能として地球温暖化防止に有効である。1500℃級のガスタービンに対しては、超耐熱合金基材の耐熱温が限界にきているため、セラミック遮熱コーティングを行い、その信頼、耐久性を確保しなけらばならない。しかし、現状のはく離破壊評価法では、遮熱コーティングの材料システム設計および正確な寿命評価に明確な解答を与えられないことが問題となっている。従って、遮熱コーティングの熱疲労破壊メカニズムを明らかにし、定量的寿命評価のための標準試験法の確立が求められている。本研究では、次世代ガスタービン動翼のための遮熱コーティングを対象として、その材料システム設計や正確な寿命評価を行う場合に欠くことのできない遮熱コーティングの熱疲労メカニズムを材料科学と熱応力解析を融合することにより基礎的にかつ定量的に明らかにした。具体的には、プラズマ溶射法で作製した8Wt%Y_2O_3-ZrO_2(PSZ)/NiCrAlY系2層コーティングおよび傾斜機能コーティング材の熱サイクルはく離寿命評価を行った。遮熱性能の変化とAE(アコースティックエミッション)の発生形態との比較から2層コーティングにおける破壊メカニズム、亀裂発生・伝播の駆動について考察した。その結果からはく離破壊サイクル数の定義およびはく離破壊寿命評価法を提案した。また、PSZ/NiCrAlY系傾斜機能コーティングの破壊形態の傾斜組織分布による違い、はく離破壊寿命への傾斜機能化による効果や組成分布形状による影響も明らかにした。
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