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2021 年度 実績報告書

ガスタービン用永続的な自己き裂修復を有する耐環境積層体の創製の挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 18K14086
研究機関釧路工業高等専門学校

研究代表者

NGUYEN THANHSON  釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 講師 (00797235)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード自己修復 / 耐環境材料 / ガスタービンエンジン / 炭化ケイ素 / 熱処理
研究実績の概要

昨年度の研究成果と基づき、Yb2Si2O7と2つのSiCフィラー類(ウィスカーとナノ粒子)の複合材料を製造した。その後、それらの亀裂治癒能力を調査した。空気中800℃で亀裂治癒が起こり得ることが確認された。15分間焼鈍した後、ほとんどすべての亀裂は完全に治癒した。2つのSiCの形態を組み合わせることで、効果的な自己修復能力と強度向上の両方を同時に備えた複合材料を提供する。SiC微粒子の含有量が多いほど、自己修復効果が高いことが分かった。一方、SiCウィスカーの含有量が多いほど、曲げ強度は大きくなる。これらの結果は、ガスタービンブレードの耐熱・耐環境コーティング層(T/EBC)や摩擦溶接など多くの自己修復のアプリケーションを促進する可能性がある。
更に、T/EBCの材料に対して、Yb2Si2O7より安価材料Y2Ti2O7の作製も試し,それの自己修復機能を確認した。具体的には、Y2Ti2O7/TiN複合材のコーティング層を製造した。その後、空気中での複合材料の焼鈍しの熱処理がTiN粒子のTiO2への酸化につながり、これが表面の亀裂を修復できる体積膨張に関連がある。その結果、複合材料の曲げ強度は一部に回復した。Y2Ti2O7/TiN複合材料の再生可能な自己修復能力が確認された。複合材料を空気中で焼鈍しにより、亀裂が少なくとも2つ目のサイクルまで修復された。これらの楽観的な結果で、本事業の「永続的な自己修復特性を備えた複合材料の開発」という最終的な目標を達成したことを示す。
上記の研究成果を国際会議に報告した(招待講演1報)。更に、研究成果を基づき、2本の論文を作成し学術ジャーナルに公表した。特に、Advanced Materials Interfacesジャーナルに掲載された論文が高く評価され、ジャーナルの表紙に選択された(DOI:10.1002/admi.202170126)

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] 長岡技術科学大学(日本)

    • 国名
      日本
    • 外国機関名
      長岡技術科学大学
  • [国際共同研究] The University of Danang/Duy Tan University(ベトナム)

    • 国名
      ベトナム
    • 外国機関名
      The University of Danang/Duy Tan University
  • [雑誌論文] 炭化珪素ナノフィラー強化されたセラミックス基複合材における自己治療能力の研究2022

    • 著者名/発表者名
      グエン タン ソン, 高橋 剛, 中山 忠親
    • 雑誌名

      釧路工業高等専門学校「紀要」

      巻: 55 ページ: 45 ~ 50

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Titanium Nitride and Yttrium Titanate Nanocomposites, Endowed with Renewable Self‐Healing Ability2021

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Son Thanh、Okawa Ayahisa、Iwasawa Hirokazu、Nakayama Tadachika、Hashimoto Hideki、Sekino Tohru、Suematsu Hisayuki、Niihara Koichi
    • 雑誌名

      Advanced Materials Interfaces

      巻: 8 ページ: 2100979~2100979

    • DOI

      10.1002/admi.202100979

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improving self-healing ability and flexural strength of ytterbium silicate-based nanocomposites with silicon carbide nanoparticulates and whiskers2021

    • 著者名/発表者名
      NGUYEN Son Thanh、TAKAHASHI Tsuyoshi、OKAWA Ayahisa、SUEMATSU Hisayuki、NIIHARA Koichi、NAKAYAMA Tadachika
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 129 ページ: 209~216

    • DOI

      10.2109/jcersj2.20179

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of self-healing function in rare-earth oxide based-composites by analyzing the Weibull distribution of flexural strength2021

    • 著者名/発表者名
      Son Thanh NGUYEN, Tsuyoshi TAKAHASHI, Tadachika NAKAYAMA
    • 雑誌名

      釧路工業高等専門学校「紀要」

      巻: 54 ページ: 47 ~ 54

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Two-Steps Process to Develop Y2Ti2O7-based Nanocomposites with Renewable Self-Crack Healing Ability2022

    • 著者名/発表者名
      S.T. Nguyen, A. Okawa, H. Iwasawa, T. Nakayama, H. Hashimoto, T. Sekino, H. Suematsu, K. Niihara
    • 学会等名
      The 46th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Crack-Healing Ceramics and Their Perspective Application in Aircraft Gas Turbine Engine2021

    • 著者名/発表者名
      Son Thanh Nguyen
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Hybrid Materials and Processing (HyMaP 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Enhancing the Multiple Self-Healing Performance of Ytterbium Silicate/Silicon Carbide Nanocomposites by Steam Treatment2021

    • 著者名/発表者名
      Son Thanh Nguyen, Ayahisa Okawa, Koto Arai, Dung Thi Mai Do, Hisayuki Suematsu, Tsuyoshi Takahashi, Koichi Niihara, Tadachika Nakayam
    • 学会等名
      The 45th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC2021)
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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