2013-3

カチオン欠損を利用した耐熱性酸化物の低熱伝導化と構造安定化

フォノン散乱による低熱伝導化の観点から、多量のカチオン欠損を有する耐熱性酸化物を選定

ガスタービン等の高温の燃焼ガスに曝される機器・部品において、一層の高効率化・長寿命化を図るためには、遮熱コーティング構成素材に、耐熱性に優れる低熱伝導性酸化物を適用するのが有効である。

有効原子体積等の物性データを基に、低熱伝導性に優れる酸化物を選定すると共に、その酸化物にドーパントを添加することで、さらなる低熱伝導化と構造安定化を図る。

(1)	最小熱伝導率kmin（計算値）と弾性率/密度比(E･ρ^-1)の関係より、結晶中の隙間が非常に大きいカチオン欠損型酸化物（YTa3O9）が低熱伝導性に優れることを予測すると共に、その特性が実際に従来材よりも優れることを実証（実験値）した（図1）。
(2)	YTa3O9のTaサイトの一部をZrに置換することで、さらなる低熱伝導化と構造安定化（高温相の安定化）を達成した（図１、2）。

図1. 耐熱性酸化物の熱伝導率

図2. YTa3O9系酸化物の熱膨張特性

・	計算機シミュレーションを活用した YTa3O9系酸化物の低熱伝導機構の解明
・	YTa3O9系酸化物と既存の遮熱コーティング（TBC）材成分との反応性評価

YTa3O9系酸化物を含むTBC構造を提案

参考文献

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特願2012-283602、2013-119271

謝辞

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本研究は、中部電力(株)からの委託研究として実施したものである。