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R-8
2016

耐環境性Ybシリケート膜の物質移動機構解明


技術のポイント

高温酸素透過法により、酸素ポテンシャル勾配下に曝されたYb2Si2O7膜の物質移動機構を解明

基礎研究


背景
SiC/SiC複合材料は、次世代航空機エンジン用高温部材への適用が検討されているが、高温の酸素と水蒸気を含む燃焼環境下における酸化と減肉を防止する耐環境性保護コーティング(EBC)が不可欠である

目的
耐水蒸気揮散性に優れるEBC候補材のYb2Si2O7に対し、使用環境を模擬した高温の酸素ポテンシャル勾配(dμO)下における膜中の物質移動機構を明らかにする

成果
(1) 高温dμO下における多結晶Yb2Si2O7膜中の物質移動は、酸素の低酸素分圧(PO2(lo))側への粒界拡散と、Ybの高酸素分圧(PO2(hi))側への粒界拡散によって支配される
(2) 高温dμO(PO2(hi)/PO2(lo)=104/10-9Pa)の付与により、Yb2Si2O7膜の酸素の粒界拡散性は“膜厚間の電場形成”により抑制される
世界で初めて高温dμO下のYb2Si2O7膜中の物質移動機構を定量的に解明


Yb2Si2O7膜中の酸素とYbの流束
Yb2Si2O7膜断面の18O濃度分布
(SIMS,1400℃×2h)



期待される適応分野
高温における環境遮蔽性と構造安定性に優れるEBCの設計

謝辞 本研究は、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、文部科学省委託事業ナノテクノロジープラットフォーム(12024046)の支援を受けて実施したものである



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