| 研究課題/領域番号 |
22360354
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
小林 明 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (70110773)
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| 研究分担者 |
脇 裕之 大阪電気通信大学, 工学部, 准教授 (30324825)
小紫 公也 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (90242825)
安藤 康高 足利工業大学, 工学部, 教授 (60306107)
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| キーワード | ガストンネル型プラズマ溶射 / TiN複合膜 / 傾斜機能 / セラミックス / ジルコニア / 機械的機能 / 超耐熱 / 耐食性 |
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| 研究概要 |
本研究では、ガストンネル型プラズマ溶射によるガストンネル型プラズマ溶射のプロセス特性を解明するとともに、高機能・高密度窒化チタン-セラミックス複合膜を作製し、その超耐熱材料としての膜特性を評価している。また、得られた複合膜の耐環境機能性を高め、宇宙・航空機部品への実用化を検討している。本年度は以下の研究成果を得た。
1.ガストンネル型プラズマ溶射を用いてセラミックス(アルミナ+ジルコニア)複合膜を作製し、アルミナ混合率の増加により緻密で硬い(Hv=1200)熱遮蔽膜(TBC)が出来ることを確認した。また、この高エネルギープロセスにより、膜の表面から基板方向に向かって傾斜機能性を持つことが明らかになったが、溶射回数の増加により、より滑らかな傾斜機能性が実現できた。
2.ガストンネル型プラズマ溶射を用いた窒化チタン(TiN)膜の作製については、内部供給に加えて外部供給方式を用い、従来と同様の結果を得た。この場合、作動ガス流量N_2:20 l/min,Ar:180 l/min、プラズマ電流400A、溶射距離L=75mmにおいて、95%以上の純度のTiN皮膜が得られた。また、TEM分析の結果、TiNの結晶粒径はナノサイズ(約100nm)であることを確認した。
3.ガストンネル型プラズマ溶射装置において、内部からZrO_2粉末、外部からTi粉末を供給し、TiN+ZrO_2複合膜を作製した。ZrO_2混合率の増加に対して、複合膜の硬度及び接着結合力が増加した。この多層のTiN+ZrO_2の膜においては、500μmを超える密着強度の高い膜が得られた。
4.以上の複合膜の耐食性の向上のため、金属ガラス膜の作製を行い、品質の良い400μmを金属ガラス膜が容易に作製でき、耐食性に優れる複合膜設計の指針ができた。
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