| 研究課題/領域番号 |
15K06442
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
上野 俊吉 日本大学, 工学部, 准教授 (60339801)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 一方向凝固 / 耐環境皮膜 / 集光加熱 / 傾斜機能層 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、SiCセラミックスの高温燃焼場における水蒸気腐食・減肉を有効に防止できるハフニア系共晶の層を有する耐環境皮膜を集光加熱による溶融・凝固の手法により成膜する技術の確立を目指している。超高温の熱履歴を有する皮膜は、超高温域で使用可能な耐環境皮膜となり得る。集光加熱による成膜手法では、SiC基材表面一部が分解し、溶融物が還元状態となるために、融液からの成分の蒸発が起こり、SiC基材に接する層がカーバイド層となり、その上に共晶構造が発達する多層構造が形成されると考えられるが、短時間で起こる多種の化学反応を同時に制御する技術が必要となる。本課題研究では、化学反応の制御技術に焦点を絞り、ハフニア系共晶皮膜の形成メカニズムを解明し、構造制御法を確立する。
平成27年度は、皮膜組成物の塗布量、および、溶融-凝固条件を一定として、①共晶組成物を塗布した凝固試料の調整条件と得られる皮膜構造との関係を明らかにする。超高温雰囲気炉を用い、基材との密着性をあらかじめ強固にした条件で凝固実験を行う。前処理条件(皮膜材料の組成と焼結温度を変化させる)と皮膜構造との関係を明らかにする。
基材と皮膜の密着性をあらかじめよくしておくことで、安定的に皮膜を製膜し得ることが分かった。また、中間層の厚さは、溶融体の移動速度に依存することから、400mm/hの速い速度でせいまくすると安定な皮膜を製膜し得ることが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の計画通りに実験を進めた結果、当初の目標となる実験結果を得られるとともに、例えば、溶融体の移動速度と中間層の厚さがほぼ直線的に依存することを見出すことができ、状態図を用いて、多層皮膜の形成メカニズムを説明することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
本課題研究では、化学反応の制御技術に焦点を絞り、ハフニア系共晶皮膜の形成メカニズムを解明し、構造制御法を確立することを目的としている。初年度に実施した実験により、いくつかの実験的証拠を出すことができた。今後は、提案したモデルがより確たるものとなるような実験を進める。例えば、HfO2をZrO2へ変更したときにも同じ形成メカニズムで議論することができるか否かの実証実験を進めす。
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