| 研究概要 |
電力需要の増加とそれに伴う地球環境の問題などから,高効率で起動性に優れた発電用ガスタービンが注目されている.それらの主要部材である第1段動静翼等は,クリープ,疲労,熱疲労などの力学的損傷を受けると同時に,高温燃焼ガスによる腐食,酸化などのアタックも受ける.これら全ての条件に耐え得る材料は希有であり,金属基材表面に遮熱・耐環境機能を持たせたコーティング技術が不可欠となっている.これらのコーティング,とりわけ遮熱コーティング(TBC)は高温部材の耐環境機能を確実に増加させるが,その反面,被膜の割れ,はく離が基本的問題としてつきまとい,それが部材,さらには機器全体の寿命を支配する重要な因子となっている。このような背景から,本研究では、以下の項目の研究を遂行し、公表した。
(1)TBC皮膜として実績の高いYSZトップコート単体の平板状試験片を準備し,被膜自身の機械的性質と時効による変化を調査した。具体的には、振動リード法によるトップコートのヤング率の測定.その温度依存性、トップコート単体の引張強度とその高温等温暴露による影響を調査し、データベースとして公表した。
(2)(1)の特性に及ぼす溶射粒子径、飛翔粒子速度、基材予熱温度など。プロセスパラメータの影響についても調査し、データベースとして公表した。
(3)JIS H8666に準拠して室温においてTBC被膜密着強度試験を行い、その手法の妥当性と問題点を指摘した。
(4)TBC試験片に対し,900℃,あるいは,1100℃において長時間等温熱暴露を施し,密着強度に及ぼす長時間時効の影響も調査した.あわせて、密着強度が長時間事項によって変化する機構とモデルの提示も行った。
(5)TBC被膜の密着強度には、スプラット境界の微小き裂、被膜焼結進行による物性値の変化、被膜の内部割れとそれによる応力緩和、界面に形成される酸化物など、種々の因子が係わっている。
また、本研究委員が中心となり、下記オーガナイズドセッションを実行し、日本全体における関連分野の情報交換と意見交換を行った。
a.日本材料学会2003年学術講演会:地球環境と高温強度
b.日本機械学会M&M2003:コーティングプロセスとそのキャラクタリゼーション
c.日本機械学会2003年次大会:耐環境コーティング材の強度と評価
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