高温用耐環境コーティングの劣化機構の解明と寿命向上に関する研究

耐高温环境涂层劣化机理阐明及寿命提升研究

• 批准号: 06F06119
• 负责人: 岸本 喜久雄
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06119/
• 关键词: 耐環境コーティング; プラズマ溶射; 密着強度; 残留応力; 界面強度; 損傷・破壊過程; 界面力学; 寿命予測

高温用耐環境コーティングの環境劣化機構を解明し,その寿命向上法について検討することを目的として研究を実施した.二酸化炭素の削減,起動性能,熱効率などの観点から,次世代のエネルギー源として産業用ガスタービンが注目されているが,高効率ガスタービンの開発のためには,1400℃を超える高温環境下で高い強度と信頼性を有する材料・部材,とりわけ遮熱コーティング材の開発が必須となっている.そこでは,超合金基材上にセラミックス遮熱層,中間層,耐熱層からなる複合コーティング層をプラズマ溶射によって形成することが主流となっているが,供用中の酸化などによる材質変化や起動・停止に伴って発生する熱応力の変動により,被膜の密着強度が低下することが問題となっている.そこで,本研究では,コーティング材の粒子の変形・凝固過程が、密着強度を大きく左右し,被膜の寿命に大きく拘わっていることに着目し,その形成過程を詳細に分析した.具体的には,種々の条件でプラズマ溶射した試験片について,構造観察,残留応力測定,材料分析を行い,これらの結果と溶射条件との関係について考察した.さらに,界面の状態とコーティング表面の性状との間に相関性がある可能性のある結果を得た.これにより表面測定により界面の状態をモニタリングできる可能性が示唆された.また,界面強度試験を行い,損傷・破壊過程について詳細に観察・計測を行うとともに,これらの結果に基づきミクロ-マクロ統合界面力学による被膜界面のモデリングについて検討した.さらに,適切な寿命予測手法,寿命向上法についても考察を加えた.

To understand the mechanism of environmental degradation in high temperature environment resistance, and to carry out research on the purpose of life improvement 2. Reduction of acidified carbon, starting performance, thermal efficiency, thermal stability, thermal stability, thermal stability. Superalloy substrate is composed of heat shield layer, intermediate layer, heat resistant layer, composite coating layer, etc. In this study, the particle shape, solidification process, adhesion strength, coating life and formation process of the coating material were analyzed in detail. The specific conditions of the species are investigated in relation to the dissolution conditions of the specimen, structural observation, residual force determination, material analysis, results and dissolution conditions. The state of the interface, the correlation between the properties of the surface and the results of the interface are obtained. The possibility of detecting the state of the interface by surface measurement is indicated. In addition, the interface strength test is carried out, and the damage and fracture process are examined in detail. The measurement is carried out, and the results are analyzed in detail. In addition, the appropriate life prediction method, life upward method to investigate the increase.