報告書番号

H12011

タイトル（和文）

光ルミネッセンス法によるガスタービン用遮熱コーティングの界面酸化層検出技術の開発 ―小型励起光源の適用性評価―

タイトル（英文）

Development of Detection Technique of Thermally Grown Oxide Layer in Thermal Barrier Coating for Gas Turbines by Photoluminescence - Evaluation of Applicability of Compact Excitation Light Sources -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

遮熱コーティング（TBC）はガスタービン翼の合金製基材を高温環境から保護するために施工されている。トップコートとボンドコートの界面に生成される界面酸化層はトップコート剥離の一因とされており，その早期検出はTBCの健全性評価にとって重要である。光ルミネッセンス法は界面酸化層中に存在するCr3+からの発光を捉えるもので，界面酸化層検出にとって有効である。本報告では，波長532nmの連続発振レーザまたは中心波長540nmのLED光源を励起光源として，波長694nmにおけるCr3+からの光ルミネッセンスの特性を調べた。界面酸化層を形成するために空気中1100℃で加熱したTBC試験体からは光ルミネッセンスが観測され，加熱しなかった試験体，即ち界面酸化層が存在しない試験体からは観測されなかった。光ルミネッセンス強度はレーザ照射光強度に比例し，飽和の影響はないことが確認された。一定の加熱温度においては加熱時間の長い試験体からより強い光ルミネッセンスが観測された。以上の結果から，小型で安価な励起光源を用いて界面酸化層の簡易型検出システムが構築できることを示した。

概要 （英文）

Thermal barrier coating (TBC) is applied to gas turbine blades in order to protect their surface from a high temperature environment. The formation of a thermally grown oxide (TGO) layer at the interface between the topcoat and the bondcoat is considered to cause delamination of the topcoat. Therefore, detection of the TGO layer is important for health monitoring of TBC. Photoluminescence from Cr3+, which exists in the TGO layer, is an effective method for nondestructive detection of the TGO layer. In this report, the characteristics of photoluminescence from Cr3+ at wavelength 694 nm was investigated using a continuous wave Nd:YAG laser of wavelength 532 nm and a green light-emitting diode with center wavelength 540 nm. Photoluminescence was observed from the TBC specimen heated at 1100C in air to create a TGO layer, but was not observed from the as-sprayed TBC specimen, for which the TGO layer is not expected to exist. The photoluminescence intensity was proporitonal to the laser intensity, which showed that saturation effects were not present. For constant heating temperature, stronger photoluminescence was observed from specimens with longer heating time. The results showed that a compact TGO detection system suited for practical use can be constructed using low-cost, compact light sources.

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