| 研究課題/領域番号 |
20K04172
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
脇 裕之 岩手大学, 理工学部, 教授 (30324825)
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| 研究分担者 |
足立 寛太 岩手大学, 理工学部, 助教 (50823879)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 機械材料・材料力学 / 構造・機能材料 / 遮熱コーティング / 残留応力 / 弾性係数 |
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| 研究実績の概要 |
セラミックス皮膜はガスタービンなどの高温部品で不可欠であり，プラズマ溶射で施工されている．プラズマジェットによりセラミックスを半溶融状態とし，下地に衝突させ皮膜が形成される．この過酷な粒子積層環境中において，セラミックス皮膜の応力履歴を正確に評価することが困難であり，残留応力の発生機構の解明が重要な課題となっている．
本研究では，主に以下の３つの研究を実施する．（１）応力計算に不可欠な，粒子積層過程中の皮膜の弾性係数履歴を把握する．（２）粒子積層過程中の試験片の曲率履歴の計測によって，皮膜の応力履歴を評価する．（３）プラズマ溶射条件をパラメータとした実験により，粒子積層過程中の応力発生機構の解明を目指す．
本年度（1年目）の研究成果は以下の２つに大別できる．（１）プラズマ溶射過程中の弾性係数履歴の把握のため，逐次表面除去と共振周波数計測を組み合わせて，YSZセラミックスの完成膜について，弾性係数の膜厚依存を評価した．また，弾性特性と相関が高い破壊じん性について，界面距離依存をインデンテーション試験により評価した．これら２つの研究により皮膜の弾性係数の膜厚依存は界面近傍の微小領域に限られることを把握できた．（２）試験片の曲率に基づく応力履歴解析モデル（中間層を有する３層モデル）を構築した．構築したモデルは，３層材料の応力履歴を高精度に評価可能で，中間層を有するセラミック皮膜への汎用性が高く重要である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
１年目は，(1) 成膜過程中の皮膜の弾性係数履歴の把握，(2) 成膜過程中の皮膜の応力履歴評価の研究，を同時並行で進めており，当初計画のとおりである．
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| 今後の研究の推進方策 |
当初計画のとおり，１，２年目に(1)成膜過程中の皮膜の弾性係数履歴の把握，(2)成膜過程中の皮膜の応力履歴評価の研究を同時並行で進め，３年目に(3)皮膜の応力発生機構について研究する．２年目は，(1)については，継続して共振法と逐次除去法を用いて，数種類のプロセス条件の皮膜について界面近傍の弾性係数を把握予定である．(2)については，曲率法を用いて，数種類のプロセス条件について皮膜の応力履歴を評価する予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額は，当初予算の約5%でありほぼ計画通りに使用している．
令和３年度も当初の計画通りに使用する．
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