R-17
2019

輻射熱反射用酸化物膜の酸素遮蔽性と膜中の物質移動

チタン酸イットリウム（Y₂Ti₂O₇）は次次世代航空機エンジン部材を対象とした輻射熱反射膜の構成材として検討されている。また、高温水蒸気に対する耐食性や低熱伝導性を有するため遮熱コーティング材としても期待されるが高温酸素ポテンシャル勾配下での酸素遮蔽性や膜中の物質移動について不明である。

高温酸素ポテンシャル勾配下での¹⁸O₂トレーサーを用いた酸素透過試験と、その後の二次イオン質量分析から拡散経路や拡散係数を求めるとともに酸素遮蔽性と膜中の物質移動について調べた。

・	1000℃以上において、Y₂Ti₂O₇の厚膜化による酸素遮蔽性の向上は有効であるが、YSZ※の場合は有効でない。
・	Y₂Ti₂O₇中の酸化物イオンは、酸素欠損サイトを介して体拡散する。

※YSZ：10mol%Y₂O₃添加ZrO₂

酸素透過率の温度依存性

酸素透過係数のP_O2依存性

航空機エンジン、ガスタービンの輻射熱反射および遮熱コーティング

M. Tanaka et al., J. Euro. Ceram. Soc., 37 (2017) 4155.

謝辞

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本研究は、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。

新時代の扉を開く革新的・材料開発／解析技術