ガストンネル型プラズマ溶射による高性能熱遮蔽複合膜の開発に関する研究

气体隧道等离子喷涂高性能热屏蔽复合薄膜的研制

• 批准号: 09F09299
• 负责人: 小林 明
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09299/
• 关键词: 熱遮蔽複合膜; ガストンネル型プラズマ溶射; ジルコニア; 酸化ランタン; 高温耐食性; 超耐熱; イットリア安定化ジルコニア; ランタン入りジルコニア; セリア入りジルコニア; SEM; XRD; TBC

ガストンネル型プラズマ溶射を用いて、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を基とするセラミックス複合皮膜を作製し、超耐熱熱遮蔽複合膜(TBC)の開発に関する研究を行った。この場合、ランタンジルコニアLa_2Zr_2O_7などセラミックスとの複合化によりジルコニアの持つ熱遮蔽機能に加えて、高温耐食性などの機能を高めた。このため、様々な作製条件で得られたジルコニア複合皮膜の組織・構造、物理的機能性(機械的特性、熱的特性など)や化学的機能性(反応分解性、耐食性など)について各種分析装置を用いて明らかにして適正溶射条件を求めた。1.適正溶射条件において得られた50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7複合膜の微細組織・構造をFE-SEM、XEDSを用いて調べた結果、300μm以上の厚みの品質のよいLa_2Zr_2O_7複合膜が得られることが分かった。また、皮膜断面中の気孔率は8-13%であった。2.La_2Zr_2O_7複合膜について、V_2O_5,Na_2SO_4とNa_2SO_4+V_2O_5(60:40)混合溶液を用いた高温腐食試験の結果、V_2O_5環境におけるTBCに適合することが分かった。一方、高温におけるNa_2SO_4+V_2O_5(60:40)混合溶液について、La_2Zr_2O_7複合膜はTBCとして適用できる耐食性を示した。3.50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7複合膜の高温腐食試験の結果、40wt%V_2O_5-60wt%Na2SO4環境において、8YSZ、La_2Zr_2O_7膜と比較しても、最も良い高温耐食性が得られた。このため、TBCとして50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7複合膜がトップコートとして最適であることが明らかになった。4.作製したLa_2Zr_2O_7/8YSZとLa_2Zr_2O_7/CYSZによる多層膜TBCのサーマルショックテストの結果、従来の単層膜のTBCと比較し、格段に良い耐熱衝撃性が得られた。

Research on the development of ultra-heat-resistant composite films (TBC) based on the preparation of ultra-heat-resistant composite films (YSZ). In this case, the compound of La_2Zr_2O_7 and La_2Zr_2O_7 can increase the heat shielding function of La_2Zr_2O_7, and the high temperature and food resistance function can be improved. The structure, physical functionality (mechanical properties, thermal properties) and chemical functionality (anti-decomposition properties, food resistance) of the composite film are determined by the preparation conditions. Various analytical devices are used to determine the appropriate dissolution conditions. 1. The microstructure and structure of 50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7 composite film were obtained under proper dissolution conditions. FE-SEM and XEDS were used to adjust the microstructure and structure of La_2Zr_2O_7 composite film. The thickness and quality of La_2Zr_2O_7 composite film above 300μm were obtained. The porosity of the film section is 8-13%. 2. La_2Zr_2O_7 composite film is suitable for V_2O_5, Na_2SO_4 and Na_2SO_4+V_2O_5(60:40) environment. La_2Zr_2O_7 composite film TBC is suitable for high temperature Na_2SO_4+V_2O_5(60:40) mixed solution. 3. 50%8YSZ +50%La_2Zr_2O_7 composite films were tested for corrosion resistance at high temperature. 40wt%V_2O_5- 60wt%Na_2SO_4 environment was suitable for corrosion resistance of 8YSZ and La_2Zr_2O_7 films. 50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7 composite film is the most suitable film. 4. La_2Zr_2O_7/8YSZ and La_2Zr_2O_7/CYSZ are prepared by coating the multilayer TBC. The results show that the multilayer TBC has good thermal shock resistance.

项目成果

Influence of Processing Parameters on Titanium Nitride Coatings by Gas Tunnel Type Plasma Reactive Spraying

工艺参数对气体隧道式等离子反应喷涂氮化钛涂层的影响

• 发表时间: 2011
• 期刊: ADVANCES IN APPLIED PLASMA SCIENCE
• 作者: A.Kobayashi;S.Yugeswaran
• 通讯作者: S.Yugeswaran

Processing of TiN Reinforced Fe-based Metallic Glass Coatings by Gas Tunnel Type Plasma Spraying

气体隧道式等离子喷涂TiN增强铁基金属玻璃涂层

• 发表时间: 2011
• 作者: Subramaniam Yugeswaran;Akira Kobayashi
• 通讯作者: Akira Kobayashi

Synthesis of Magnesium Aluminate Spinel through Transferred Arc Plasma Processing

转移弧等离子体工艺合成铝酸镁尖晶石

• 发表时间: 2011
• 期刊: Frontier of Applied Plasma Technology
• 作者: K.Suresh;S.Yugeswaran;A.Kobayashi;V.Selvarajan
• 通讯作者: V.Selvarajan

Bulk Production of La_2Zr_2O_7 Through Moving Bed Anode Type-Transferred Arc Plasma Torch

移动床阳极式转移弧等离子体炬批量生产La_2Zr_2O_7

• 发表时间: 2010
• 作者: Subramaniam Yugeswaran;Akira Kobayashi
• 通讯作者: Akira Kobayashi

Initial Phase Hot Corrosion Mechanism of Gas Tunnel Type Plasma sprayed Thermal Barrier Coatings

瓦斯隧道型等离子喷涂热障涂层的初相热腐蚀机理

• 发表时间: 2012
• 期刊: Materials Science and Engineering B
• 作者: S.Yugeswaran;A.Kobayashi;P.V.Ananthapadmanabhan
• 通讯作者: P.V.Ananthapadmanabhan