| 研究課題/領域番号 |
13555028
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
中佐 啓治郎 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80034370)
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| 研究分担者 |
西田 秀高 中国電力株式会社, 技術研究センター, 専任副長
加藤 昌彦 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70274115)
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| キーワード | セラミックス / 高温 / はく離強度 / その場測定 / エッジインデント試験 |
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| 研究概要 |
ジェットエンジン、発電用ガスタービンなどの高温機械では、熱効率の向上と長寿命化が重要な課題となっている。現在、高温部材に、耐熱・耐酸化・耐摩耗性にすぐれたセラミックスを溶射する方法が採られているが、熱・応力サイクル、界面酸化、粒子衝突などにより、コーティング皮膜の損傷・はく離が生じる。このため、皮膜の高温での損傷・はく離強度を直接測定できる装置の開発が待たれている。
申請者はすでに、皮膜にエッジを導入し、その近傍にダイヤモンド圧子を押し込んで皮膜をせん断はく離させる「エッジインデント法」を提案している。この方法は、はく離エネルギーによりはく離強度を定量的に表現できる、基材の硬さに無関係にはく離強度を測定できる、試験片は実部品から切り出した小型のものでよいなど、優れた特徴を有している。
本年度は、高温での皮膜はく離強度を「その場」評価できる試験装置を開発することを試みた。そのため、試験片加熱装置、試験片支持台移動装置、冷却装置、TiN円錐圧子およびホルダーの購入・試作・組み立てを行った。一方、押し込み装置には、引張り速度可変の圧縮試験機を用いたが、高温での急速負荷試験でも問題はないことがわかった。ガスタービン用遮熱コーティング(Ni基超合金に8%Y_2O_3・ZrO_2を溶射)についての実験の結果、つぎの点が明らかになった。1.常温では、押し込み速度の影響はないが、高温では押し込み速度が大きいほど、はく離エネルギーが大きくなる。2.高温では、常温に比べはく離エネルギが大きくなる。3.高温保持時間の増加につれ、はく離エネルギーは一度大きくなるが、さらに保持時間が長くなると低下する。なお、保持時間が短い場合には、荷重一変位曲線上で皮膜のはく離が検出できない場合がある。これについては、今後、圧子形状の検討、圧子ホルダーの剛性低減などの改良を加える必要がある。
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