ガストンネル型プラズマ溶射による高性能熱遮蔽複合膜の開発に関する研究

气体隧道等离子喷涂高性能热屏蔽复合薄膜的研制

• 批准号: 09F09299
• 负责人: 小林 明
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09299/
• 关键词: 熱遮蔽複合膜; ガストンネル型プラズマ溶射; ジルコニア; 酸化ランタン; 高温耐食性; 超耐熱; イットリア安定化ジルコニア; ランタン入りジルコニア; セリア入りジルコニア; SEM; XRD; TBC

ガストンネル型プラズマ溶射を用いて、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を基とするセラミックス複合皮膜を作製し、超耐熱熱遮蔽複合膜(TBC)の開発に関する研究を行った。この場合、ランタンジルコニアLa_2Zr_2O_7などセラミックスとの複合化によりジルコニアの持つ熱遮蔽機能に加えて、高温耐食性などの機能を高めた。このため、様々な作製条件で得られたジルコニア複合皮膜の組織・構造、物理的機能性(機械的特性、熱的特性など)や化学的機能性(反応分解性、耐食性など)について各種分析装置を用いて明らかにして適正溶射条件を求めた。1.適正溶射条件において得られた50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7複合膜の微細組織・構造をFE-SEM、XEDSを用いて調べた結果、300μm以上の厚みの品質のよいLa_2Zr_2O_7複合膜が得られることが分かった。また、皮膜断面中の気孔率は8-13%であった。2.La_2Zr_2O_7複合膜について、V_2O_5,Na_2SO_4とNa_2SO_4+V_2O_5(60:40)混合溶液を用いた高温腐食試験の結果、V_2O_5環境におけるTBCに適合することが分かった。一方、高温におけるNa_2SO_4+V_2O_5(60:40)混合溶液について、La_2Zr_2O_7複合膜はTBCとして適用できる耐食性を示した。3.50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7複合膜の高温腐食試験の結果、40wt%V_2O_5-60wt%Na2SO4環境において、8YSZ、La_2Zr_2O_7膜と比較しても、最も良い高温耐食性が得られた。このため、TBCとして50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7複合膜がトップコートとして最適であることが明らかになった。4.作製したLa_2Zr_2O_7/8YSZとLa_2Zr_2O_7/CYSZによる多層膜TBCのサーマルショックテストの結果、従来の単層膜のTBCと比較し、格段に良い耐熱衝撃性が得られた。

采用气体隧道等离子喷涂技术制备了基于氧化钇稳定氧化锆（YSZ）的陶瓷复合薄膜，并开展了超高温热屏蔽复合薄膜（TBC）的开发研究。在这种情况下，通过将其与镧氧化锆La_2Zr_2O_7等陶瓷组合，除了氧化锆的隔热功能之外，还增强了耐高温腐蚀性等功能。为此，采用各种分析装置对各种生产条件下获得的氧化锆复合薄膜的微观结构、物理功能（机械性能、热性能等）和化学功能（反应分解性能、耐腐蚀性等）进行分析确定了最佳热喷涂条件。 1. 利用FE-SEM和XEDS对适当热喷涂条件下获得的50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7复合薄膜的显微组织和结构进行研究，得到厚度大于300 μm的高质量La_2Zr_2O_7复合薄膜这就是我发现的。另外，膜截面的孔隙率为8～13％。 2.采用V_2O_5、Na_2SO_4和Na_2SO_4+V_2O_5(60:40)混合溶液进行高温腐蚀试验,发现La_2Zr_2O_7复合膜在V_2O_5环境下与TBC相容。另一方面，在高温Na_2SO_4+V_2O_5(60:40)混合溶液中，La_2Zr_2O_7复合膜表现出适合用作TBC的耐腐蚀性能。对3.50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7复合薄膜进行高温腐蚀试验结果表明,与8YSZ和La_2Zr_2O_7薄膜相比,在40wt%V_2O_5-60wt%Na2SO4环境下获得了最佳的高温耐腐蚀性能。由此可见，50%8YSZ+50%La_2Zr_2O_7复合膜作为TBC最适合作为面漆。 4.对La_2Zr_2O_7/8YSZ和La_2Zr_2O_7/CYSZ制备的多层TBC进行热震测试结果发现，其抗热震性能明显优于常规单层TBC。

项目成果

Influence of Processing Parameters on Titanium Nitride Coatings by Gas Tunnel Type Plasma Reactive Spraying

工艺参数对气体隧道式等离子反应喷涂氮化钛涂层的影响

• 发表时间: 2011
• 期刊: ADVANCES IN APPLIED PLASMA SCIENCE
• 作者: A.Kobayashi;S.Yugeswaran
• 通讯作者: S.Yugeswaran

Processing of TiN Reinforced Fe-based Metallic Glass Coatings by Gas Tunnel Type Plasma Spraying

气体隧道式等离子喷涂TiN增强铁基金属玻璃涂层

• 发表时间: 2011
• 作者: Subramaniam Yugeswaran;Akira Kobayashi
• 通讯作者: Akira Kobayashi

Photocatalytic Performance of Gas Tunnel Type Plasma Sprayed Nanostructured TiO_2 and La Doped TiO_2 Coatings

气体隧道型等离子喷涂纳米TiO_2和La掺杂TiO_2涂层的光催化性能

• 发表时间: 2011
• 期刊: ADVANCES IN APPLIED PLASMA SCIENCE
• 作者: M.Vijay;K.Ramachandran;B.C.Pillai;S.Yugeswaran;A.Kobayashi;P.V.Ananthapadmanabhan
• 通讯作者: P.V.Ananthapadmanabhan

Synthesis of Alumina from In-Flight Sillimanite Dissociation through a Hollow Cathode Plasma Torch

通过空心阴极等离子体炬在飞行中硅线石解离合成氧化铝

• 发表时间: 2010
• 期刊: Transactions of JWRI
• 作者: YUGESWARAN Subramaniam;KOBAYASHI Akira
• 通讯作者: KOBAYASHI Akira

Bulk Production of La_2Zr_2O_7 Through Moving Bed Anode Type-Transferred Arc Plasma Torch

移动床阳极式转移弧等离子体炬批量生产La_2Zr_2O_7

• 发表时间: 2010
• 作者: Subramaniam Yugeswaran;Akira Kobayashi
• 通讯作者: Akira Kobayashi