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2006 年度 実績報告書

ナノ組織に着目した高効率ガスタービン用高温保安部品の安全科学研究

研究課題

研究課題/領域番号 17360046
研究機関東北大学

研究代表者

小川 和洋  東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (50312616)

研究分担者 庄子 哲雄  東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (80091700)
三浦 英生  東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (90361112)
駒崎 慎一  室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (70315646)
玉川 欣治  東北大学, 大学院工学研究科, 技術補佐員 (30005368)
佐藤 康元  東北大学, 大学院工学研究科, 特別教育研究教員 (30396460)
キーワードガスタービン / 経年劣化 / Ni基超合金 / 熱遮へいコーティング / ナノ組織 / TBC / ボンドコート界面 / 熱成長酸化物
研究概要

平成18年度は,熱遮へいコーティング(TBC)の経年劣化に影響を及ぼす残留応力に関し,高輝度光科学研究センターの大型放射光施設SPring-8を利用して厚さ方向の残留応力分布を評価した.また,前年度の研究で得られた劣化メカニズムに基づき電磁波を用いた非接触非破壊検査手法の確立および高感度化を実施した.
熱遮へいコーティングは,Ni基超合金の基材とイットリア安定化ジルコニアのトップコート間で熱膨張係数が異なるため,使用停止による温度変化に伴い,熱応力が発生する.さらに,長時間の使用によって,トップコート/ボンドコート界面には熱成長酸化物が生成し,熱応力はさらに助長される.トップコート表面の残留応力はラボX線により評価可能であるが,この場合,トップコートの極表面の情報しか得られず,TBC全体の残留応力とは言い難い.そこで本研究においては大型放射光を用い,トップコート内部の残留応力を求めた.本試験では1000℃まで高温し,室温まで降温するサイクルの試験によってトップコート内部に80MPa程度の圧縮残留応力が発生していることを確認した.
非破壊評価に関しては,前年度の研究において,数ミクロンの熱成長酸化物(TGO)の生成によってはく離破壊が生じやすいことを確認している.このTGOに関し,電磁波を用いた新しい非破壊検査手法により,定量的な厚さ評価を行った.その結果,入射した電磁波と反射した電磁波の比である反射係数および位相からTGO厚さ定量評価の可能性を示した.また,検出感度向上のため,導波管センサの使用および20GHz以上の高周波数帯を使用して評価を実施した.その結果,周波数が高くなるほど検出感度は向上し,導波管センサの使用によりノイズを低減させ,高感度な検出が可能であることを明らかにした.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Influence of heat exposure time on isothermal degradation of plasma sprayed CoNiCrAlY coatings2007

    • 著者名/発表者名
      D.Seo
    • 雑誌名

      Surface and Coating Technology (Accepted)

  • [雑誌論文] Application of Mechanically Ground and Refractory Ultra-Fine Powders For Thermal Barrier Coatings2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ogawa
    • 雑誌名

      Proceedings of 18thInternational Conference on Surface Modification Technologies

      ページ: 45-51

  • [雑誌論文] Quantitative NDE of Surface Cracks in Ceramic Materials by Means of a High-Frequency Electromagnetic Wave2006

    • 著者名/発表者名
      Mikiko Suzuki
    • 雑誌名

      Materials Transactions Vol.47,No.6

      ページ: 1605-1610

  • [雑誌論文] Effects of Ce and Si Additions to CoNiCrAlY Bond Coat Materials on Oxidation Behavior and Crack Propagation of Thermal Barrier Coatings2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ogawa
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Spray Technology Vol.15,No.4

      ページ: 640-651

  • [産業財産権] 経年劣化した熱遮へいコーティングの非接触非破壊検査手法2006

    • 発明者名
      小川和洋, 三浦英生, 庄子哲雄, 鈴木美紀子
    • 権利者名
      東北テクノアーチ
    • 産業財産権番号
      特願2006-132395
    • 出願年月日
      2006-05-11
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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