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2015-2

高温におけるムライト膜の酸素遮蔽性と構造安定性


技術のポイント

高温酸素透過法によりムライト膜厚さ方向の粒界を介した物質移動パラメータを決定し、構造安定化指針を提示

基礎研究


背景
航空機エンジン用耐熱軽量部材として期待されるSiC繊維強化SiC複合材の耐久性を向上させ、安心して使用するためには、この部材に対して酸化保護機能を有するムライト膜を介した物質移動の定量的評価が不可欠である。

目的
高温酸素透過法により、ムライト膜の粒界を介した物質移動パラメータを決定する手法を構築するとともに、その情報を基に構造安定化指針を示す。

成果
(1) 高温の酸素ポテンシャル勾配下におけるムライト膜の酸素透過性は、酸素の低酸素分圧(PO2(lo))側への粒界拡散と、Alの高酸素分圧(PO2(hi))側への粒界拡散に支配される。
(2) ムライト膜はPO2(lo)側近傍で相分解する。それを抑制するためには、AlのPO2(hi)側への拡散を抑制する必要がある。
世界で初めてムライト膜中を相互粒界拡散する 酸素とAlの化学ポテンシャル、粒界拡散係数、流束を決定!


・供試材:多結晶ムライト膜
・曝露条件:1600℃×10h、PO2(hi)/PO2(lo)=105Pa/10-6Pa

ムライト膜中の酸素とAlの流束
曝露後のムライト膜の表面/断面組織



期待される適応分野
・ SiC繊維強化SiC複合材の耐環境性膜の開発
・ 高温における酸化物中の物質移動機構の評価・解析

参考文献/特許 [1] S.Kitaoka, T.Matsudaira, M.Wada, T.Saito, M.Tanaka, Y.Kagawa, J. Am. Ceram. Soc., 97, 2314 (20142
[2] 特願2015-40966 等
謝辞 本研究の一部は、総合科学技術・イノベーション会議のSIP(戦略的イノベーション創造プログラム)「【革新的構造材料】」(管理法人:JST)、及び、JST-ALCAによって実施したものである。



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