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2013-1

耐環境性に優れた輻射熱反射コーティングの創製


技術のポイント

高温において優れた酸素遮蔽性と輻射熱反射機能を合わせ持つ周期積層コーティング

基礎研究


背景
次々世代ガスタービン用部材として期待されるSiC繊維強化SiCセラミックスにおいては、高温腐食環境下において優れた保護膜性能を有する耐環境性膜(EBC)の開発が不可欠である。

目的
酸素遮蔽機能と高温熱源からの輻射熱を高効率で反射する機能を合わせ持つEBC構造を提案すると共に、モデル膜を用いて各要素機能を検証する。

成果
(1) 酸素遮蔽性に優れる低屈折率のAl2O3と、酸素透過性に優れる高屈折率のY2Ti2O7を、数100nmの厚さで交互に積層した構造にすることにより、輻射熱を反射する機能が発現する。
(2) モデルAl2O3積層体中のAlとOの流束分布計算と酸素透過性評価により、EBC全体の酸素遮蔽性を向上させ、かつ、高温における積層構造の安定化を図るためには、高酸素分圧側(膜表面側)にHf添加Al2O3層を、低酸素分圧側(基板側)にLn(Lu、Y等)添加Al2O3層を配置するのが有効であると考えられる。


図1 モデル周期積層EBCの断面組織及び反射スペクトル



今後の展開
・緻密質膜形成技術の開発
・水蒸気遮蔽機能の検証
耐環境性・耐久性に優れたEBCの創製

参考文献 T. Matsudaira, et al., Acta Mater., 59, 5440 (2011)、
M.Wada, et al., J. Ceram. Soc. Jpn., 119, 832 (2011)、特願2012-129359、特願2012-199700
謝辞 本研究の一部は、JST-ALCA(先端的低炭素化技術開発事業)として実施したものである。



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