報告書番号

Q07013

タイトル（和文）

ガスタービン用コーティングの組織変化を用いた温度推定手法 -施工方法および基材材質の影響についての検討-

タイトル（英文）

Temperature estimation focusing on the microstructural change in coatings for gas turbines -Influence of deposition process and substrate material-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高速フレーム溶射（HVOF）によって施工された遮熱コーティング（TBC）ボンドコートへの温度推定手法の適用性、および耐食コーティングにおける基材材質の相違が温度推定に及ぼす影響を明らかにするため、コーティング試験片の加熱試験を行い、以下の成果を得た。
・HVOFで施工したTBCボンドコート（CoNiCrAlY）の外面Al低下層厚さは、LPPSで施工したボンドコートのそれと比べて小さいが、試験時間の平方根に比例して成長した。この結果より、LPPSと同様に、HVOFボンドコートについても外面Al低下層厚さを用いた温度推定手法を用いることが可能であることが明らかになった。また、施工方法の相違による推定温度差を検討した結果、実機部品の温度推定を行う際には、同じ施工方法によって作製されたコーティングの加熱試験より求めた温度推定式を用いることが望ましいと考えられた。
・代表的な動翼基材Inconel738LCとGTD111に耐食コーティング（CoNiCrAlY）を施工した試験片を用いて加熱試験を行った。その結果、同じ試験条件での両者の界面拡散層厚さの差は数μm程度であり、各試験片における界面拡散層厚さのバラツキを考慮すると、基材材質の相違による推定温度差は本推定手法自体の誤差の範囲内であると考えられた。

概要 （英文）

High-temperature heating test is performed for the thermal barrier coatings with the bond coat deposited by high velocity oxygen fuel spraying (HVOF), and its microstructural change is compared with that of the bond coat deposited by low pressure plasma spraying (LPPS). Since Al diffuses to the bond coat surface due to the oxidation, the Al-decreased layer at the vicinity of the boundary between top coat and bond coat is formed, and its thickness increases in proportion to the square root of test time in both coatings. From this relationship, the applicability of the temperature estimation by means of Al-decreased layer is clarified for HVOF bond coat as well as LPPS bond coat. The difference of the estimated temperature between HVOF and LPPS bond coats is compared. As a result, when the temperature estimation is conducted for a coated component in a gas turbine, the equation acquired from the coating deposited by the same process should be applied. In order to examine the influence of the substrate material, CoNiCrAlY coating is deposited on GTD111 and Inconel738LC, and the heating test is conducted. After the test, the diffusion layer is formed at the boundary between the coating and substrate in both specimens, and the difference in the layer thickness between them is only several micrometers at the same test condition. Based on the equations for temperature estimation obtained from the above results, the difference of the estimated temperature between the two specimens is compared. Since the scatter of the thickness in each specimen is about 5micrometer (unbiased variance), it is within the error the temperature estimation originally contains.

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