研究課題
本研究では、次世代高効率石炭火力発電用ボイラ伝熱管に対応可能な耐摩耗性・耐高温腐食性・長寿命に優れたコーティング技術の開発を目指している。特に、石炭燃焼雰囲気下での硫化・塩化反応の抑制および耐摩耗性を飛躍的に改善できるコーティング材料の開発を進め、最終的にはそこで得られた知見に基づき750℃超級高効率石炭燃焼発電プラントに資するボイラ伝熱管へのサイアロン‐金属系複合材料の創製およびその溶射技術開発を提案することを目的としている。本年度は、特に①サイアロンに関する基礎的研究として不純物の空間分布評価法の確立、②サイアロンと耐熱合金の接合性の評価および改善法、③サイアロンの焼結性改善方策の検討、④サイアロン溶射膜の成膜に関する研究を主として行ったこれらの研究で得られた主な成果は以下の通りである。(1) CaとEuを共ドープしたサイアロンした試料を作製し、HAADF=STEMでドーパントの空間分布を評価する手法を確立した。今後、不純物固溶によりサイアロン特性を改善できる可能性が期待される。(2) 調製したCr添加サイアロン焼結体と304ステンレス鋼およびINCONEL X-750の接合性は、Agフィラーを用いることにより両接合体とも200MPa以上の3点曲げ強度を示すことがわかった。破断位置はサイアロン内であり、接合性は極めて良好であることが示唆された。(3)高速気流中衝撃法によるサイアロン粒子表面にニッケル、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム等の被覆を行うことを試みた結果、塑性変形可能なNiがもっとも良好な被覆率を示した。(4)衝撃焼結被覆法により溶射膜の作製を行い、サイアロン粉末へのNi粉末添加の成膜厚さ改善を明らかにするとともに、成膜モデルを考察した。以上の基礎的知見を踏まえて、最適な溶射粉末組成、材料システム構成などについて現在検討を行っている。
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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