成果報告書詳細
管理番号20160000000699
タイトル平成27年度成果報告書 次世代構造部材創製・加工技術開発 研究開発項目(4)ー1 軽量耐熱複合材CMC技術開発(基盤技術開発)
公開日2016/11/25
報告書年度2015 - 2015
委託先名株式会社IHI
プロジェクト番号P15006
部署名材料・ナノテクノロジー部
和文要約件名:平成27年度成果報告書 次世代構造部材創製・加工技術開発 (4)ー1「軽量耐熱複合材CMC技術開発(基盤技術開発)」

(1)CMC損傷許容評価技術 主要な要求特性である疲労、クリープ試験における寿命、損傷パラメータおよび非破壊検査結果の関係から、運用時に安全に材料を使用できる非破壊検査の判定基準を決める手法を設定した。損傷の発生、進展を予測する手法を設定し、設計ツールを開発した。また、開発した設計ツールによりあらかじめ損傷を予測し、構造供試体を用いて実証実験を行った。試験結果と最終的な比較・評価を行い、設計ツールの妥当性を確認した。(2)CVI(Chemical Vapor Infiltration:化学的気相含浸法)プロセス最適化 1.CVI反応条件の最適化。気相反応および表面反応の寄与を定量的に明らかにして成膜速度分布の均一化を図り、CVIの含浸効率を従来比で50%以上改善した。また、副生成物の組成を解析して副生成物を半減する方法を確立した。2.CVIシミュレーション技術確立。工業的なサイズのCVI炉におけるシミュレーション精度を確認し、CVI反応器設計を可能とするシミュレーション手法を確立した。(3)コーティング技術。 CMCの損傷(表面マトリクス割れ)に対して、修理可能なコーティング技術を確立した。また、コーティングの耐久性で課題となるサンドエロージョンに対し、精度の高いシミュレーション等を活用した加速評価の手法を提案した。
英文要約Title:Development of Technologies for Next-Generation structure component creation and processing.(4)-1 Technology Development of Low Weight and Heat Resistant Composite Materials CMC (Development of Fundamental Technology) (FY2015)Final Report

(1) Damage tolerance design technology. Method to estimate NDI criteria to assure safety during service operation was determined from the relationship between the damage parameters, results of non-destructive investigation (NDI), and mainly required properties for the structural materials used in aero-engines such as fatigue and creep life.A designing tool to predict the initiation and the progress of the damage within CMC was developed. The predicted result showed good agreement with the experimental result and therefore the validity of the tool was ascertained. (2) Optimization of CVI (Chemical Vapor Infiltration) process. 1) Optimization of CVI reaction condition. Uniform distribution of the deposition rate was achieved by evaluating the gas phase reaction and the effect of the surface reaction. This included improvement of CVI efficiency for more than 50%. Besides, formation of the by-product was reduced to 50% by the composition analysis of the by-product. 2) Establishment of CVI simulation technology. The accuracy and the validity of the simulation tool for CVI chamber of industrial size were ascertained, and the simulation technology which enables the designing of CVI reactor was established. (3) Coating technology. Repairable coating technology of damage within CMC, mainly surface crack, was established. Besides, a new accelerated evaluation method based on the high-accuracy simulation technique was proposed for solving the durability against the sand erosion of the coating.
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