熱遮蔽コーティングの測定応力を用いた剥離の定量的評価手法

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本年度は前年度に確立した近接場光学による応力測定法により、多結晶Al_2O_3及び遮熱コーティング材料中の高空間分解能応力測定を行った。1.近接場光を用いた多結晶Al_2O_3の局所応力分布測定近接場標準プローブ、及び偏光プローブを用いて、結晶粒オーダーの空間分解能で多結晶Al_2O_3の表面の蛍光測定を行った。これにより、〜100nmの空間分解能で多結晶Al_2O_3の結晶方位分布と応力分布の同時測定を実現した。<具体的な成果>(1)Al_2O_3試料表面の結晶粒ごとに、蛍光のRピークの強度分布は大きく異なることが明らかになった。これを基に、蛍光強度分布から各結晶粒の[0001]方位同定法を確立した。(2)近接場偏光プローブを用いた分析によって、標準プローブの2倍の角度精度で[0001]方位同定が可能であることが明らかになった。(3)蛍光の波数シフトからAl_2O_3試料表面の応力分布が明らかになった。得られた応力分布は、結晶異方性により生じる熱応力分布と良い一致を示した。よって、試料表面に発生した応力は、熱応力を反映したものであると考えられた。2.熱遮蔽コーティング材料の高空間分解能局所応力測定熱遮蔽コーティング材料中に〜μmオーダーの厚さで生成するAl_2O_3系酸化物層の局所応力分布を測定した。<具体的な成果>(1)Al_2O_3層が厚く形成されたものほど平均の応力値は高くなり、Al_2O_3層の凹凸により局所応力集中の発生が認められ、応力が0に近い場所で剥離発生の傾向があった。(2)Al_2O_3層の局所的応力と組織及び健全性との関係から、巨視的平均応力値による遮熱コーティング材料の定量的損傷評価が可能であることが明らかになった。