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【背景と目的】
タングステン酸ジルコニウム(以下ZrW_2O_8)は、温度が上昇すると縮み、温度が下がると膨らむ負の熱膨張係数を有する材料であり、-273〜777℃という極めて広い温度範囲においてこの負膨張を示す。さらに-8.7x10-6/℃とその絶対値が大きい(-273〜420℃の範囲)という非常に興味深い特徴を有する。本研究では、この負膨張特性を利用した熱膨張制御コンポジットコーティング材を、スプレープロセスにより開発することを目的としている。コーティング材では、基材と皮膜の熱膨張係数差などに起因する残留応力が、その特性に大きく影響を及ぼすため、ZrW_2O_8との複合化により皮膜の熱膨張を制御することができれば、これら熱応力や残留応力を大きく低減し、皮膜の長寿命化や密着性の改善が期待できる。
【本年度のアプローチとその成果】
本年度は、(1)スプレー法を用いたZrW_2O_8皮膜の作製手法の確立、(2)スプレードライによるナノコンポジット粉末作成法の確立、(3)熱膨張特性の評価を行った。得られた皮膜は、Zr_2W_2O_8を含んだコンポジットであり、特に室温〜200℃の領域において大きな負膨張を示した。今後、各プロセスの最適化、組織と熱膨張特性の相関付けを行い、残留応力状態の制御を可能とする。
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