研究紹介
高温環境下における金属材料の耐酸化・耐腐食性および長寿命化
エネルギー材料講座
先端高温材料研究室
先端高温材料研究室
長寿命・高信頼性を有するボンドコートの開発
ガスタービンエンジンの高効率化および高信頼性付与のために、優れた耐酸化特性を有するコーティングが用いられます。コーティング性能が、ガスタービンエンジンの高温化、長寿命化へと繋がるキーとなるため、コーティングの長寿命・信頼性向上が求められています。コーティング特性として、高温耐酸化特性に優れるAl2O3保護皮膜の形成と維持能、Ni基超合金材料とコーティングの相性の良さが求められます。本研究室では、Ni基超合金またはTiAl基合金に適用する新たなコーティングの開発を目指しています。
図1 種々の高温材料上のコーティング
(a) TiAl材料 (b) Ni基超合金 (c) Nb基超合金
種々の雰囲気下における高温酸化・腐食現象の解明
高温材料が実際に使用される環境は、材料にとって、比較的穏やかな大気中から非常に過酷な塩化水素等を含む環境が存在します。この様な種々の環境下で耐酸化・腐食性を有する高温材料・コーティング材料の開発には、高温酸化・腐食機構の理解が不可欠であり、拡散係数、状態図の作成等、材料物性値測定や、種々の環境下における材料の高温酸化・腐食に関する基礎的研究を行っています。
図2 本研究室で作成したNi-Al-Cr三元系状態図
凝固組織形成の計算機シミュレーション
溶融・凝固組織を制御する事によって、材料に新規な機能性を付与することが可能となります。本研究室では、Phase-field法, Cellular Automaton法, Monte Carlo法, Front Tracking法など最先端の凝固組織シミュレーション法によって、液相からの結晶成長および組織形成過程をミクロ→メゾ→マクロに再現し新規な機能性発現の要因解析、組織予測システムの開発を行っています。
図3 凝固組織シミュレーション結果