報告書番号

W98025

タイトル（和文）

ガスタービンコーティング層の耐久性評価に関する研究 -コーティング層／基材界面の相互元素拡散の効果に関する検討-

タイトル（英文）

Study on Durability Assessement of Coating Layer in Gas Turbine-Effect of Interdiffusion between Coating Layer and Substrate-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

1100℃級ガスタービン動翼のコーティング層／基材間での相互元素拡散による組織劣化挙動を明らかにするため、Ni基超合金Inconel738LCにCoCrAlYコーティングを施した試験片を用いて、酸化の影響を除去した窒素中において870～1020℃で300hまでコーティング層組織変化試験を行った。試験結果より、コーティング層／基材界面で成長するNiAl化合物層厚さの2乗は時間に比例することを明らかにした。さらに、NiAl化合物層厚さ成長速度定数と時間との関係を定量化した。また、表面酸化の影響がない本試験後のコーティング層中のCoAlの面積率は、表面が酸化雰囲気にされされている実機動翼コーティング層中のCoAl面積率に比べて大きい。実機コーティング層の組織変化は、Alの基材への拡散よりもAl酸化層形成や剥離に大きな影響を受けることが示唆された。

概要 （英文）

This report clarifies microstructural change due to interdiffusion between overlay coating and substrate, which is observed in 1st stage bucket of a 1100℃-class gas turbine after about 38,000 hours of operation. By means of low-pressure-plasma sprayed CoCrAlY applied on Inconel738LC, the tests to change the microstructure in coating layer are conducted at the temperatures of 870, 910 and 1020℃ up to 300h in nitrogen so as to avoid the influence of oxidation. During the test, NiAl compound layer grows at the interface between coating layer and substrate due to the interdiffusion, and it is confirmed that almost same microstructure as the bucket is obtained at the interface after the test. The results are summarized as follows. 1. It is clarified that the square of NiAl compound layer width is in proportion to time. The relationship between the rate constant of the layer growth and the temperature is quantified.2. The microstructure of the coating layer consists of CoAl and CoCr phases. In this test, CoAl area fraction does not vary regardless of the test temperature and the time. CoAl area fraction in the bucket after operation is smaller than that in the specimens. It is confirmed that the coating degradation in the bucket is influenced by the formation of Al oxide and its spallation rather than Al diffusion from coating layer to substrate.

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