報告書番号

Q10006

タイトル（和文）

ガスタービン翼高効率冷却のための多孔質セラミック遮熱コーティングの開発（第2報：長時間高温曝露が遮熱性能に及ぼす影響）

タイトル（英文）

Development of Porous Ceramic Thermal Barrier Coatings for High-efficiency Cooling System in Gas Turbine Blade(Part II: Influence of High-temperature Exposure on Cooling Gas Permeability)

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高効率な先進ガスタービンを開発するためには、ガスタービン動翼に対して新材料や冷却システムを導入することは非常に重要である。我々は、多孔質セラミックコーティングとトランスピレーション冷却システムを組み合わせたハイブリッド冷却システムを開発している。これを達成するために、我々は実際のガスタービン動翼で一般的に用いられている大気プラズマ溶射技術によって多孔質セラミック遮熱コーティングを成膜した。試験の結果から、多孔質TBCの熱伝導率は現用TBCの半分、密着強度はほぼ同等であることを明らかにした。冷却ガス流量の増大は、基材温度の顕著な低下をもたらすことも示した。すなわち、多孔質TBCの遮熱性能は非常に高いことを明らかにした。
本報告においては、長時間高温曝露に伴う多孔質TBCの冷却ガス透過特性の変化を調べた。この結果、冷却ガス透過係数は最長1000時間までほとんど変化することがなかった。また、コーティング界面に形成された酸化物の成長形態は現用TBCとほぼ同等であることもわかった。

概要 （英文）

In order to develop advanced gas turbine system with a high-efficiency, it is very important to introduce advanced materials and cooling system for the gas turbine blade. We have developed hybrid cooling system combined with porous ceramic thermal barrier coating and transpiration cooling system. In previous report, we fabricated porous ceramic coating deposited by atmospheric plasma spraying technique that is usually used in actual gas turbine blade for depositing TBC. The results indicated that thermal conductivity of the porous coating has a half of that of TBC, and has also the same adhesion strength of TBC. Increase of cooling gas flow brought about remarkable reduction of the substrate temperature, which means that porous TBC has a good thermal insulation property.
The aim of this study is to verify that the porous TBC developed in this study holds superior cooling gas permeability during a long-term exposure environment. The experimental result indicated that the cooling gas permeability takes almost constant over a long-term up to 1000 hours at the exposure temperature of 1273K. The thermally grown oxidation formed at coating interface during the exposure treatment has the same behavior as current TBC.

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