2015-3

輻射熱反射機能を有する耐環境性保護膜の酸素遮蔽性と構造安定化

ドーパントを利用して周期積層膜の各層内及び層間の物質移動を抑制する

Al₂O₃とY₂Ti₂O₇から構成される周期積層膜は、輻射熱反射機能を有する耐環境性保護膜として次世代航空機エンジン用高温部材への適用が期待されている。しかし、各層内及び層間の物質移動により、層構造が崩壊することが懸念される。

Al₂O₃ /Y₂Ti₂O₇周期積層膜について、ドーパントを利用して、酸素遮蔽性と層構造安定性を共に向上させる手法を提案する。

(1)	Y₂Ti₂O₇層に予め固溶限相当のAlを添加しておくことで、Al₂O₃層からY₂Ti₂O₇層へのAlの拡散が抑制され、層構造の安定化が図れる。
(2)	Al₂O₃層において、酸素の拡散が支配的な層にYを、Alの拡散が支配的な層にHfを粒界偏析させることで、耐環境性保護膜全体の酸素遮蔽性と構造安定性が共に向上することが予測される。

熱曝露（1300℃×100h）後の断面TEM像
　　(a) Y₂Ti₂O₇基板/Al₂O₃膜
(b)1%Al-Y₂Ti₂O₇基板/Al₂O₃

耐環境性保護膜におけるAl₂O₃合体層内の
流束分布とAl₂O₃層におけるドーパントの最適配置

・耐環境性保護膜
・高温において使用可能な輻射熱反射材

参考文献／特許

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[1] S. Kitaoka, et al., J. Am. Ceram. Soc., 97 (2014) 2314
[2] 田中誠、他、材料、vol.64、No. 6 (2015)
[3] 特願2014-169617
[4] 特願2015-40966

謝辞

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本研究の一部は、JST-ALCA(先端的低炭素化技術開発事業)として実施したものである。