2020年度

JFCC研究成果集

マテリアル革新力を支える新材料開発と先端解析技術

1研究成果 / 革新複合材料・機能材料

R-2

2020

輻射熱反射用酸化物膜中の構造安定性に及ぼす化学組成の影響

課題

Y2+xTi2-xO7-x/2(YTと称する)は、次世代航空機エンジン用部材の輻射熱反射膜の構成相として期待される。しかし、高温の酸素ポテンシャル勾配(dµO)によって誘起される膜内の物質移動により、膜の構造安定性の低下が懸念される。

解決手段

組成の異なるYT(x=0、0.013)に対して、酸素トレーサーを用いた高温酸素透過試験と、その後の膜断面の二次イオン質量分析を実施することにより、膜内の物質移動機構を解明し、高温dµO下に曝される膜の構造安定性を把握する。

成果・新規性

・x値の増加によりYTの酸素透過性が大きく増大する。また、酸素透過に寄与する主たる拡散種は酸化物イオンである。

・酸化物イオンは、酸素サイト(48f)と格子間酸素サイト(8a)を介して体拡散する。

⇒カチオンの移動を伴わないことから、高温dµO下に曝される膜の構造は安定

酸素透過係数のPO2依存性
粉末X線回折(結合原子価法)により求めた酸化物イオンの拡散経路

期待される市場・応用

・航空機エンジン、ガスタービン、熱処理炉用耐熱部材の遮熱コーティング

発表文献・特許

M. Tanaka et al., J. Euro. Ceram. Soc., 37 (2017) 4155.
特許第6032539号

謝 辞:本研究の一部は、JSPS科研費新学術領域研究「機能コア科学」(JP19H05792)および文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム (課題番号JPMXP09A19UT0035)の支援を受けて実施されたものである。