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2015-3

輻射熱反射機能を有する耐環境性保護膜の酸素遮蔽性と構造安定化


技術のポイント

ドーパントを利用して周期積層膜の各層内及び層間の物質移動を抑制する

基礎研究


背景
Al2O3とY2Ti2O7から構成される周期積層膜は、輻射熱反射機能を有する耐環境性保護膜として次世代航空機エンジン用高温部材への適用が期待されている。しかし、各層内及び層間の物質移動により、層構造が崩壊することが懸念される。

目的
Al2O3 /Y2Ti2O7周期積層膜について、ドーパントを利用して、酸素遮蔽性と層構造安定性を共に向上させる手法を提案する。

成果
(1) Y2Ti2O7層に予め固溶限相当のAlを添加しておくことで、Al2O3層からY2Ti2O7層へのAlの拡散が抑制され、層構造の安定化が図れる。
(2) Al2O3層において、酸素の拡散が支配的な層にYを、Alの拡散が支配的な層にHfを粒界偏析させることで、耐環境性保護膜全体の酸素遮蔽性と構造安定性が共に向上することが予測される。


熱曝露(1300℃×100h)後の断面TEM像
  (a) Y2Ti2O7基板/Al2O3
(b)1%Al-Y2Ti2O7基板/Al2O3
耐環境性保護膜におけるAl2O3合体層内の
流束分布とAl2O3層におけるドーパントの最適配置



期待される適応分野
・ 耐環境性保護膜
・ 高温において使用可能な輻射熱反射材

参考文献/特許 [1] S. Kitaoka, et al., J. Am. Ceram. Soc., 97 (2014) 2314
[2] 田中誠、他、材料、vol.64、No. 6 (2015)
[3] 特願2014-169617
[4] 特願2015-40966
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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