| 研究課題/領域番号 |
13555028
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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 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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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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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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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、界面酸化などにより、コーティング皮膜の損傷・はく離が生じる。また、高温鍛造用溶射コーティング金型でも同様な問題が起こる。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。
平成13年度は、ガスタービン用遮熱コーティング(TBC)試験片(超合金に8%Y_2O_3・ZrO_2セラミックスを溶射)を高温で保持し、どの程度の高温保持温度および時間で、界面強度の低下が生じるかを調べるとともに、高温で皮膜のはく離強度を測定できる「高温エッジインデント装置」を設計・試作した。平成14年度は、種々の実験を行い、この装置の特性を調べた。その結果、つぎの点が明らかになった。1.高温(800〜1000℃)では、荷重-変位曲線に折れ曲がりが生じにくいので、TBCのはく離荷重の決定が難しい。しかし、荷重増減法(荷重を変化させながら押し込み、その都度はく離を調べる方法)を用いると、はく離の上限値および下限値を決定することができる。2.試験速度は、はく離荷重に大きな影響を与えない。したがって、押し込み冶具の高温損傷を防ぐには、押し込み速度が速いほうがよい。3.常温では、圧子の頂角が80度でも120度でも、はく離エネルギーに差はないが、高温では頂角120度のほうが、はく離エネルギーが大きい。したがって、頂角の小さい圧子を用いる必要がある。4.頂角を80度とすると破損しやすい。高温で圧子を押し込むため、圧子を炭化ケイ素で作製したが、今後圧子の頂角と材質については検討を要する。このように、解決すべき点はあるが、この装置により、高温でのTBCのはく離強度を十分評価できることが分かった。
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