高エネルギープラズマプロセスによる高機能傾斜材料の創製に関する共同研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11694160
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 小林 明 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (70110773)
• 研究分担者: 宮田 昇 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10026221) ; 黒田 敏雄 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (00107096) ; 奈賀 正明 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (00005985)
• キーワード: 高エネルギープラズマプロセス / 高機能傾斜材料 / ガストンネル型プラズマ溶射 / ジルコニア複合皮膜 / 高硬度皮膜 / 窒化チタン厚膜 / 傾斜機能強化

研究概要

1.昨年度までの研究成果をもとに、ジルコニア複合皮膜(TBC)の傾斜機能性の向上について検討を行った。その結果、基板を固定して溶射した場合、表面硬度が上昇し直線的に傾斜した硬度分布が得られ、このような傾斜機能性の向上に対して、プラズマの熱プロセスの影響が非常に大きいことを明らかにした。
2.ガストンネル型プラズマ溶射によりジルコニア、アルミナ粉末の混合比を変えてジルコニア複合皮膜を作製し、熱遮蔽皮膜(TBC)としての有効性を検討した。アルミナ混合比20-80%において、皮膜硬度、皮膜構造(薄層)に対するアルミナ混合の効果を明らかにした。また、相手側を訪問しプラズマ溶射によるジルコニア熱遮蔽皮膜(TBC)、傾斜機能皮膜作製の実験研究を進め、高エネルギープラズマを用いた傾斜材料の高機能化、品質の向上等を議論した。
3.米国側と合同で、プラズマ溶射プロセスによるジノルコニア・アルミナ複合皮膜の熱伝導特性の非等方性を理論的に明らかにし、TBCとしての有効性を議論した。また、熱輸送モデルにより厚さ方向の熱輸送に対する熱抵抗を計算して、複合層数の影響などを論じた。
4.ガストンネル型プラズマ反応溶射による窒化チタンの厚膜(1OOμm以上)を短時間(〜10s)に作製し、その特徴を明らかにした。特に、TiN膜のTiN比、硬度、組織等に及ぼす実験条件の影響について検討した。
5.本研究で得られた研究成果については、2001年7月の第3回プラズマ応用科学国際シンポジウムISAPS'01において発表し、ジルコニア複合皮膜の緻密性、皮膜硬度の傾斜機能性、耐摩耗性、高温耐食性等について討議した。また、以上の研究成果を2002年3月の研究講演会Research Meeting 2002で発表し、その内容について議論するとともに、今年度の取り纏めを行った。

研究成果

• [文献書誌] Akira KOBAYASHI: "Characteristics of Tin Coatings by Gas Tunnel Type Plasma Reactive Spraying"Proceedings of 27^<th> IEPC. 1-6 (2001)
• [文献書誌] Akira KOBAYASHI: "Ennancement of Graded Functionality of High Hardness Zirconia Composite Coating by Gas Tunnel Type Plasma Spraying"Proceedings of 7WS. 941-946 (2001)
• [文献書誌] 小林 明: "液体材料送給時のプラズマ電極型溶射ガンの特性"プラズマ応用科学. 9. 43-48 (2001)
• [文献書誌] 黒田 敏男: "破壊表面の三次元立体画像の再構築"プラズマ応用科学. 9. 69-74 (2001)
• [文献書誌] 小林 明: "高硬度ジルコニア複合皮膜における熱輸送モデリング"プラズマ応用科学. 9. 113-119 (2001)
• [文献書誌] 小林 明: "ガストンネル型プラズマ溶射により作製したFe膜の磁気特性"プラズマ応用科学. 9. 136-139 (2001)
• [文献書誌] 小林 明: "ガストンネル型プラズマ溶射と複合機能材料"溶射技術. 21. 22-28 (2002)
• [文献書誌] Akira KOBAYASHI: "Graded Functionality of Zirconia Composite Coating by Gas Tunnel Type Plasma Spraying"ISAPS'01. 3. 149-154 (2001)
• [文献書誌] Akira KOBAYASHI: "Superconductive Coatings Deposited Via External Infection in to a DC Plasma"ISAPS'01. 3. 143-148 (2001)
• [文献書誌] Akira KOBAYASHI: "Modeling of Thermal Properties of ZrO_2+Al_2O_3 Composite Coatings by the Plasma Spraying"ISAPS'01. 3. 321-326 (2001)
• [文献書誌] Masaaki NAKA: "Effect of Ni Content on the Microhardness in Nanostructured Cr-Ni Alloy Foils"ISAPS'01. 3. 239-244 (2001)
• [文献書誌] Toshio KURODA: "Reconstruction of Three-Dimensional Topography for Fracture Surface for Duplex Stainless Steel"ISAPS'01. 3. 269-272 (2001)
• [文献書誌] Akira KOBAYASHI: "Plasma Electrode Type Plasma Spray Gun -Effect of Powder Landing on the Behavior of Plasma Jet-"ISAPS'01. 3. 23-28 (2001)
• [文献書誌] 小林 明: "高エネルギープラズマによる高機能傾斜材料の創製"プラズマ応用と複合機能材料. 11. 39-42 (2002)
• [文献書誌] 奈賀 正明: "ナノ結晶Ni-Cr合金の形成と材料学的性質"プラズマ応用と複合機能材料. 11. 81-82 (2002)
• [文献書誌] 黒田 敏男: "ステンレス鋼溶接熱影響部の三次元破面解析"プラズマ応用と複合機能材料. 11. 79-80 (2002)
• [文献書誌] 小林 明: "Progress Report No.4"セイエイ印刷. 107 (2001)
• [文献書誌] 小林 明: "Progress Report No.5"セイエイ印刷. 148 (2002)