ガスタービンの高温部の部品には、高温ガス流から部品を保護するために遮熱コーティング（Thermal Barrier Coatings, TBC）が適用されている。TBCは、Ni基合金の基材の上にMCrAlY合金（M = Ni or Co）のボンドコート層を施工し、その上にイットリア安定化ジルコニア（Yttria Stabilized Zirconia, YSZ）を施工したものである。
　TBCは各種のガスタービンに広く適用されているが、しばしば剥離損傷を起こすことが問題となる。TBCはトップコートとボンドコートの線膨張係数の違いから、ガスタービンの始動停止による加熱冷却サイクルによって内部に熱応力を生じ、損傷を受ける。また、高温での長時間の運用により、ボンドコートが酸化されトップコートとボンドコートの界面に酸化物層（Thermally Grown Oxide, TGO）が生じる。TGO層は非常に強い圧縮応力場となっていることが報告されており[1]、TBCの剥離き裂発生に影響を与えていると考えられる。したがって、TBCの剥離挙動の解明、寿命予測のためには、熱サイクルや酸化によるTGOの生成とTBC各層の内部残留応力挙動の関係性を理解する必要がある。
　トップコートに対しては、X線回折法（ラボ機によるX線回折及び放射光ひずみスキャニング法）による残留応力測定が試みられている[2]。またTGOの応力測定法としては、Cr³⁺の蛍光ピークシフトを利用した方法が知られている[1]。さらに、ボンドコートの応力測定の試みとして、放射光施設での高エネルギーX線を用いた残留応力測定が実施されている[3]。しかし、ガスタービンの運用中に与えられる種々の熱履歴によってボンドコート内部の応力状態がどのように変化するかについては、これまでの研究では十分に調べられていない。そこで本研究では、長時間の熱劣化を模擬したTBCの試験片を作製し、この試験片のボンドコートの応力状態を測定することを試みた。

カテゴリ: 物理
質問: ガスタービンの高温部の部品には、高温ガス流から部品を保護するために何が適用されていますか？
回答: ガスタービンの高温部の部品には、高温ガス流から部品を保護するために遮熱コーティング（Thermal Barrier Coatings, TBC）が適用されています。