Loading...
Please wait, while we are loading the content...
Similar Documents
Effect of Microstructure on Elastic Modulus of YSZ Thermal Barrier Coatings
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Okazaki, Masakazu |
| Copyright Year | 2008 |
| Abstract | 1 緒 言 電力需要の増加とそれに伴う地球環境の問題などから, 高効率で機動性に優れた発電用ガスタービンが注目され ている.ガスタービンでは作動ガス温度の上昇が熱機関の 高効率化に直結することから,高温化を目指した種々の 技術革新が行われてきた.最近では,発電効率 50%以上を 実現するタービン入口温度が 1500°C級の高効率ガスター ビンが開発され,さらなる高温化を目指した努力がなされ ている.1)~ 4)ガスタービン部材・部品の中で最も過酷な使 用条件にあるのは燃焼器や動静翼であろうが,これらはク リープ,疲労,熱疲労などの力学的負荷を受けると同時 に,高温燃焼ガスによる腐食,酸化など,環境的負荷も 受ける.通常,超合金等を基材とする金属単体ではこれ らの種々の負荷に耐え得ることが困難であることから,遮 熱機能や耐環境保護機能を持たせたコーティングを施す ことが一般的となっている.いわゆる,遮熱コーティング (Thermal Barrier Coatings (TBCs)),あるいは耐環境・耐 酸化コーティング(Environmental Barrier Coatings (EBCs)) である.歴史的に見ると,コーティングに関連した技術 は,基材を保護するという従属的色彩が強かったが,最 近では,これらの技術無くしてガスタービンの高温化は達 成できないとさえ言われるまでになってきており,新コー ティング技術の開発などを含めて種々の研究がなされてい る.1)~ 26)これらコーティングを施すことは,高温部材の機 能を確実に向上させる一方で,皮膜の割れ,はく離が基 本問題としてつきまとい,材料強度・信頼性工学に関係 した課題が山積している.1)~ 6), 12~ 26), 28) TBCsは多くの場合,基材/ボンドコート/トップコー トからなる多層・複合構造体である.このため,本来, 各要素の特性を考慮に入れた信頼性工学的設計や保守管 理がなされるべきものであるが,ボンドコートやトップ コートの特性そのものが十分理解されていないが故に, 経験に強く依存した取扱いがなされてきたのが現状と思 われる.これは,とりわけトップコートの機械的性質が バルク体と大きく異なり,かつ,施工方法にも強く依存 するからである.4), 19)~ 24), 28), 32)~ 43)このような背景から, 本稿では,まず,どのような事象が TBCsの破損・破壊 に関連し,それらに対して力学的因子あるいは材料学的 特性がどのように関与しているかを示す.それと並列す る形で,トップコートが実際にどのような手法により施 工され,それらの微構造がどのようなものであるかを概 説する.つぎに,トップコートの機械的特性,とりわけ 弾性係数がどのような手法により測定されてきたかを実 際の測定結果を示しながら紹介しつつ,この特性に施工 方法や皮膜微構造がどのように係わっているかを,今後 の課題を含めて展望したい. 2 TBCsの構造と施工方法 2・1 TBCsの構造とトップコート材料 一般に,ガスタービン動静翼用 TBCsは,Ni基超合金基 材,ボンドコート,トップコートの 3層構造からなる.1)~ 6) この構造の基本的な考え方は,強度は金属基材に,遮熱 機能はトップコート層に,そして,ボンドコート層には 基材とトップコートの熱膨張係数の緩和と両者の密着性 YSZ遮熱コーティングの微構造と弾性係数 岡 崎 正 和 Effect of Microstructure on Elastic Modulus of YSZ Thermal Barrier Coatings |
| Starting Page | 1121 |
| Ending Page | 1131 |
| Page Count | 11 |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| DOI | 10.2472/jsms.57.1121 |
| Volume Number | 57 |
| Alternate Webpage(s) | https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsms/57/11/57_11_1121/_pdf |
| Alternate Webpage(s) | https://doi.org/10.2472/jsms.57.1121 |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
