報告書番号

Q07007

タイトル（和文）

CoNiCrAlY溶射された基材から直接抽出された薄膜材の高温変形・破壊過程の連続観察

タイトル（英文）

Continuous Observation of Deformation and Fracture Process in The Thin Film Detached From CoNiCrAlY Coated Substrate

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

遮熱コーティング（TBC）は高温特性を改善するためにガスタービンの高温部品表面に施されている。はく離損傷がGTの起動ー停止による繰り返し熱応力によって生じる。このため、コーティング応力がGT供用中にどのように変化するのか把握することは非常に重要である。実際のGTにおいては、TBCは起動ー停止運転による繰り返し熱応力に加えて長時間高温環境下にさらされる。ボンドコーティングの変形は、高温暴露によって生じ、そしてTBCのセラミックコーティングの熱応力に影響を及ぼす。このため、ボンドコーティングの高温変形特性が精度改善のためにコーティング応力評価において考慮されなければならない。本研究では、高温引張試験が基材から抽出されたCoNiCrAlY材を用いて実施された。得られた結果として、高温領域では、降伏応力、破壊応力が非常に低く、延性が高い。低温領域での特性は、高温領域で見られる傾向と逆になる。SEM観察結果により、ボンドコーティングは低温領域においてスプラット中をき裂が伝ぱして破壊する。高温領域では、材料はスプラットバウンダリーでの微小き裂の開口と合体によって破壊する。

概要 （英文）

Thermal barrier coating (TBC) is sprayed on the surface of hot-parts in land-based gas turbine for improving a high-temperature properties. Delamination damage could be brought by cyclic thermal stress in TBC, which was caused with start-stop operation of GT. Thus, it is quite important to comprehend how coating stress changes in service of TBC. We have constructed the residual stress and thermal stress evaluation method for TBC. In actual GT components, TBC is exposed under a long-term high-temperature environment in addition to cyclic thermal stress due to start-stop operation. The bond coating deformation would be occurred with the high-temperature exposure and affect thermal stress in ceramic coating in TBC. Thus, the deformation properties of freestanding bond coating material at high-temperature has to be considered into the coating stress evaluation in order to improve more precise. In this study, high-temperature tensile test is conducted using freestanding CoNiCrAlY material extracted from the substrate. As obtained results, our tensile tests revealed that flow stress and fracture stress in higher temperature region is very low and ductility is high. Those properties in lowe temperature region indicated inverse trend for high-temperature region. SEM continuous observation showed that the bond coating material fractured with crack propagation in splat in lower temperature region. In higher temperature region, the material fractured with opening and coalescence of many micro cracks at splat boundaries.

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