| 研究概要 |
発電用高効率ガスタービンの構成部材である動静翼,燃焼器などの遮熱コーティングを施した部材の強度特性の重要性はますます増加しているが,その寿命特性,とりわけ燃焼振動に関連した高サイクル熱疲労に関連した強度評価方法や損傷評価手法については,確立していないのが現状である.
そこで本研究では,非常に小さな繰返突打負荷を遮熱コーティング材に与えその抵抗値により損傷状態を定量的に評価する新しい試験方法を開発する.これは,繰返突打負荷を計測・制御しながら遮熱コーティング部材表面に加え,その負荷荷重と破損繰返数から損傷量を定量的に評価する手法である.本年度は,遮熱コーティング部材の繰り返し突打試験を行い,その問題点の抽出と改良を行った.その結果,1)分解能約0.1Nで繰り返し突打負荷を制御・負荷することが可能であること,2)突打負荷により大気溶射(APS)遮熱コーティング材の突打面は変化するがEB-PVD遮熱コーティング材ではほとんど変化が認められないこと,3)APS材の突打面の変化挙動は走査型プローブ顕微鏡により定量評価が可能であること,4)熱サイクル損傷などを評価するためには突打部の形状の検討が必要であること,などが明らかになった.今後,突打部の形状の最適化を行うとともに,後述の熱サイクルを付与した遮熱コーティング部材の突打試験を行い,高サイクル熱疲労損傷挙動の定量評価を検討していく.さらに,遮熱コーティング材の密着強度の評価や溶射スプラット界面強度などを定量評価する手法も検討する.
本年度は,高周波加熱装置により発生させた急勾配の高温環境中を加振機により試験片を一定周期で往復運動させる高サイクル熱疲労試験装置も試作した.さらに,同装置により遮熱コーティング材の熱疲労損傷挙動を組織学的に調査した.今後,同装置の改良と遮熱コーティング材の熱疲労損傷挙動の調査を継続していく.
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