スマートプラズマ溶射システムによる超耐熱セラミックスコーティング

采用智能等离子喷涂系统的超耐热陶瓷涂层

基本信息

批准号：
04F04371
负责人：
小林明
金额：
$ 1.54万
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

スマートプラズマ溶射システムによる超耐熱セラミックスコーティングの作製及びその諸特性の解明の研究を進めるとともに、最終年度として研究のとりまとめを行い、以下の結果を得た。1.ガストンネル型プラズマ溶射を用いて作製した高硬度ジルコニア・アルミナ(ZrO_2-Al_2O_3)複合皮膜の傾斜機能特性(硬度、気孔)などを詳しく調べた。この場合、特に、アルミナ混合比の皮膜硬度、気孔への影響について明らかにした。2.ジルコニア・アルミナ(ZrO_2-Al_2O_3)複合皮膜の耐食性は、厚い膜でアルミナ混合率が大きいほど高くなる。これは、皮膜の気孔率と密接な関係があることが判明した。つまり、緻密な組織が耐食性の向上をもたらす。3.ZrO_2-Al_2O_3複合皮膜の組織・構造と熱伝導特性の関係を明らかにするため、皮膜の熱伝導率を測定した結果、1-4W/m・Kとなり理論値と近い値を得た。これは、アルミナ混合比が増大すると熱伝導率が大きくなるという結果であり、アルミナ混合率の増大による気孔率の減少と対応している。4.超耐熱・熱遮蔽セラミック皮膜の膜構造として、熱遮蔽のために高気孔率、耐食性を上げるために緻密さが要求されるので、多層膜あるいは、傾斜組織が考えられるが、密着性向上のために傾斜組織が最適である。また、耐熱性の向上のため、高融点金属であるタングステン膜の複合化のための実験を行ない、酸化の生じない溶射条件を得た。5.以上により、ガストンネル型プラズマ溶射によるセラミックス複合皮膜の作製は、熱伝導特性、耐食性に優れた超耐熱セラミックスコーティングの作製法としてのスマートプラズマ溶射システムとなる。

除了继续研究使用智能等离子喷涂系统制备超耐热陶瓷涂层并阐明其各种性能外，还在最后一年对研究进行了总结，并获得了以下结果。 1.对气体隧道等离子喷涂制备的高硬度氧化锆-氧化铝(ZrO_2-Al_2O_3)复合薄膜的功能梯度性能(硬度、孔隙率)进行了详细研究。在这种情况下，我们特别阐明了氧化铝混合比例对膜硬度和孔隙的影响。 2、氧化锆-氧化铝(ZrO_2-Al_2O_3)复合膜的耐蚀性随着膜层变厚和氧化铝混合比例的增加而提高。发现这与薄膜的孔隙率密切相关。换句话说，致密的结构提高了耐腐蚀性。 3、为了明确ZrO_2-Al_2O_3复合薄膜的结构与导热系数之间的关系，我们测量了薄膜的导热系数，结果为1-4W/m·K，与理论值接近。这是由于导热系数随着氧化铝混合比的增加而增加的结果，这对应于由于氧化铝混合比的增加而导致的孔隙率的降低。 4.超耐热/隔热陶瓷膜的膜结构需要高孔隙率用于隔热，需要高密度用于提高耐腐蚀性，因此可以考虑多层膜或梯度结构，但可以为此提高附着力。因此，分级结构是最佳的。此外，为了提高耐热性，我们进行了高熔点金属钨复合膜的实验，找到了不会导致氧化的热喷涂条件。 5、综上所述，气体隧道等离子喷涂生产陶瓷复合涂层成为智能等离子喷涂系统，作为生产具有优异导热性和耐腐蚀性的超耐热陶瓷涂层的方法。