1研究成果／脱炭素

R-4

2023

Ca-Mg-Fe-Al-Si-O溶融物に対する環境遮蔽膜の耐食設計

アピールポイント

多元系計算状態図を用いた損傷度予測と実証
【技術シーズ：状態図計算／溶融物に対する腐食試験】

課題

・次世代航空機エンジン用部材の環境遮蔽膜（EBC）には、エンジン内に取り込まれた火山灰や砂等の1300 °C超のCa-Mg-Fe -Al -Si -O溶融物（CMAS）に対して優れた耐食性が必要であるが、体系的な材料設計指針は提案されていない。

解決手段

・熱力学的視点：擬三元系計算状態図を用いて、多成分かつ多様な化学組成を有するCMASとEBC間の反応性を特徴づける熱力学的記述子を抽出

・速度論的視点：CMAS-EBC間の反応により、EBC上に形成した反応生成物層中にCMAS残渣融液の高速拡散経路となりうる非晶質粒界層を形成させない。

成果・新規性

耐CMAS性に優れるEBC：

・熱力学的視点：CMAS－EBC間の擬三元系計算状態図中において、凝縮相のGarnetとApatite等が共存する領域が広いこと

・速度論的視点：EBC－反応生成物層界面にGarnet層を生成しやすくすること

・計算方法：FactSage（1400 °C、全圧=1 atm、P_O2=0.2 atm）

・実験条件：1400 °C、20 h

期待される市場・応用

・航空機エンジン用耐熱部材のコーティング

・様々な溶融物接触部材の耐食設計

発表文献

S. Kitaoka, M. Tanaka, T. Ito, T. Kato et al., J. Am. Ceram. Soc., 106, 4863-4876 (2023)

謝　辞：本研究は、NEDO助成事業「次世代複合材創製・成形技術開発プロジェクト（P20010）」の一環として実施されたものである。