傾斜機能材料の熱衝撃特性に関する研究

功能梯度材料热震性能研究

• 批准号: 02F00151
• 负责人: 渡辺 龍三
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00151/
• 关键词: 遮熱コーティング(TBC); 傾斜機能材料(FGM); アコースティック・エミッション(AE); 熱衝撃; 国際研究者交流; 中国

本年度は前年の研究結果に基づき、(1)様々な厚みの傾斜機能TBC(Thermal Barrier Coating,熱遮蔽被覆)の熱衝撃特性および破壊メカニズム、および(2)2層TBC(ボンドコート+トップコート)においてボンドコート/トップコート界面の起伏状態が熱衝撃特性に及ぼす影響、について調べた。以下に得られた知見を項目別に記す。(1)ステンレス鋼の基材上に厚さ0.75〜2.1mmの傾斜機能TBCをプラズマスプレー法により作製し、熱衝撃特性の評価および断面組織観察による破壊挙動の観察を行った。その結果、熱流束が一定であれば、厚さの大きい試料ほど表面温度が高く、温度落差も大きい。また有効熱伝導率が大きくなる。しかし、厚いコーティングはより少ないサイクル数で破壊に至る。またTBCの厚さにより破壊様式が異なり、薄い場合はセラミックリッチの表面層に亀裂が生じ、セラミックリッチ層の部分的なスポーレーション(剥落)が起こるが、厚い場合にはボンドコートとの界面付近に亀裂が生じTBC全体のスポーレーションが発生する。以上の知見は、現状のTBCよりも高温または温度落差の大きい環境下での使用に耐えうるような傾斜機能TBCの厚さ設計をする上での有用な情報となる。(2)ステンレス鋼の基材表面を3種類の波状に機械加工することで、ボンドコート/トップコート界面の起伏状態を変化させた試料を作製し、熱衝撃特性を評価した。その結果、基材の表面状態によりボンドコートに発生する突起の大きさと数が大きく変化し,大きな突起(80μm以上)の数が多い、すなわちボンドコート/トップコート界面の起伏が大きい状態であるとより小さい温度落差でTBC全体のスポーレーションが発生することがわかった。この結果はより優れたTBCを作製するための基材の表面粗さ設計をする上で有用であるといえる。

This year's research results are based on the following: (1) Thermal shock characteristics of TBC(Thermal Barrier Coating) with different thickness and tilt function;(2) Thermal shock characteristics and tilt effect of TBC(Thermal Barrier Coating) with 2 layers;(3) Thermal shock characteristics and tilt effect of TBC(Thermal Barrier Coating) with different thickness and tilt function; and (4) Thermal shock characteristics and tilt effect of TBC (Thermal Barrier Coating) with 2 layers. The following is a list of items (1)The thickness of the steel substrate is 0.75 ~ 2.1mm, and the tilt function TBC is used for the preparation, evaluation of thermal shock characteristics, and inspection of the cross section structure. The results show that the heat flux is constant, the thickness is large, the surface temperature is high, and the temperature difference is large. The thermal conductivity is very high. The number of people in the city is increasing. The thickness of the TBC is different from the thickness of the TBC, and the thickness of the TBC is different from the thickness of the TBC. The surface layer of the TBC is cracked, and the surface layer of the TBC is partially cracked. The thickness of the TBC is different from the thickness of the TBC. The above information is useful for TBC design and application in high temperature and high temperature environments. (2)3 types of undulations on the surface of the steel substrate are machined, and the undulations on the surface of the steel substrate are measured. As a result, the number of large protrusions generated on the surface of the substrate varies greatly, the number of large protrusions (80μm or more) varies greatly, and the fluctuation of the interface of the substrate varies greatly. The result is that the surface roughness design of the substrate is useful for the optimization of TBC.