WO2016075953A1 - 高温部材の温度推定方法、準安定正方相の含有量測定方法、劣化判定方法 - Google Patents

高温部材の温度推定方法、準安定正方相の含有量測定方法、劣化判定方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2016075953A1
WO2016075953A1 PCT/JP2015/053233 JP2015053233W WO2016075953A1 WO 2016075953 A1 WO2016075953 A1 WO 2016075953A1 JP 2015053233 W JP2015053233 W JP 2015053233W WO 2016075953 A1 WO2016075953 A1 WO 2016075953A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
phase
content
metastable
temperature
measurement
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/053233
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
瑞芬 呉
鳥越 泰治
一郎 永野
芳史 岡嶋
水流 靖彦
Original Assignee
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to CN201580000769.6A priority Critical patent/CN105793683B/zh
Priority to EP15790022.6A priority patent/EP3220115B1/en
Priority to US14/892,090 priority patent/US20160349115A1/en
Priority to KR1020157032853A priority patent/KR101814267B1/ko
Publication of WO2016075953A1 publication Critical patent/WO2016075953A1/ja

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0088Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry in turbines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/04Casings
    • G01J5/046Materials; Selection of thermal materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J2005/103Absorbing heated plate or film and temperature detector
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/80Calibration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/05Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection
    • G01N2223/056Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection diffraction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60Specific applications or type of materials
    • G01N2223/63Specific applications or type of materials turbine blades

Definitions

  • the present invention relates to a temperature estimation method for a high temperature member, a metastable square phase content measurement method, and a degradation determination method.
  • Patent Document 1 discloses a temperature at which the amount of M phase (monoclinic phase) contained in TBC is measured using X-ray diffraction, and the surface temperature of TBC is calculated based on the measured amount of monoclinic phase. An estimation method is described.
  • the TBC is initially composed of a tough crystal called a T ′ phase (metastable square phase: Tetragonal® Prime).
  • T ′ phase metalstable square phase: Tetragonal® Prime
  • T ′ phase metalstable square phase: Tetragonal® Prime
  • C phase cubic phase
  • T phase tetragonal phase
  • M phase monoclinic phase
  • Patent Document 1 focuses on the content of the monoclinic phase (M phase) generated after the temperature of the TBC decreases, but focuses on the content of the T ′ phase and includes T in the TBC. If the degree of decomposition of the 'phase is examined and the temperature can be estimated based on the content of the T' phase, it is considered that a more accurate TBC surface temperature can be estimated. However, no such temperature estimation method has been proposed so far.
  • the present invention provides a temperature estimation method, a metastable square phase content measurement method, and a degradation determination method that can solve the above-described problems.
  • the temperature estimation method measures the content of the metastable square phase contained in the coating layer formed on the surface of the high temperature member by X-ray diffraction or Raman spectroscopy, and measures the content. Based on the content of the metastable tetragonal phase, the surface temperature of the high temperature member is estimated.
  • the temperature estimation method includes a plurality of test members for a plurality of coating layers subjected to heat treatment for a plurality of heating times and a plurality of heating times determined for each of a plurality of predetermined heating temperatures.
  • Each of the plurality of tests by Rietveld analysis of each of the diffraction results measured by the line diffraction method and the diffraction results by the X-ray diffraction method for members whose metastable tetragonal phase, tetragonal phase and cubic phase content are known in advance.
  • the measurement result of the measurement member by the X-ray diffraction method, and the metastable square phase, the square phase, and the cubic phase in advance Performing a Rietveld analysis of the diffraction result by X-ray diffraction method for a member whose content is known, calculating the content of the metastable square phase contained in the measurement member, and heating the measurement member Calculating the heating temperature of the measurement member based on the time, the calculated content of the metastable square phase contained in the measurement member, and the relational expression.
  • the temperature estimation method includes a plurality of test members for a plurality of coating layers subjected to heat treatment for a plurality of heating times and heat treatments determined for each of a plurality of predetermined heating temperatures.
  • Each of the plurality of tests by Rietveld analysis of each of the diffraction results measured by the line diffraction method and the diffraction results by the X-ray diffraction method for members whose metastable tetragonal phase, tetragonal phase and cubic phase content are known in advance.
  • the step of calculating the correlation between the characteristic amount of the spectrum and the content of the metastable tetragonal phase contained in each of the calculated test members, and the coating subjected to heat treatment at a heating temperature equal to or higher than a predetermined temperature A measurement member of a layer, and when the heating time in the heat treatment is known, the spectral feature obtained by measuring the measurement member by Raman spectroscopy and the correlation, The step of calculating the content of the metastable square phase contained in the measurement member, the heating time of the measurement member, the calculated content of the metastable square phase contained in the measurement member, and the relational expression Calculating the heating temperature of the measurement member based on the above.
  • the relational expression is based on the fact that the decomposition amount of the metastable square phase and the 1/4 power of the heating time are in a linear relationship.
  • the metastable tetragonal phase content measurement method is a method of measuring the metastable tetragonal phase content contained in the coating layer formed on the surface of the high temperature member, Each of the diffraction results measured by the X-ray diffractometry for the coating layer measurement member subjected to the heat treatment at a heating temperature equal to or higher than a predetermined temperature, and the contents of the metastable square phase, the square phase, and the cubic phase in advance A step of calculating a content of a metastable square phase contained in each of the plurality of measurement members by performing Rietveld analysis of a diffraction result of the known member by an X-ray diffraction method;
  • the metastable tetragonal phase content measurement method is a method of measuring the metastable tetragonal phase content contained in the coating layer formed on the surface of the high temperature member,
  • Each of the diffraction results measured by the X-ray diffraction method for a plurality of test members for the plurality of coating layers subjected to heat treatment for a plurality of heating times determined for each of a plurality of predetermined heating temperatures, and a metastable square phase in advance Calculating the content of the metastable tetragonal phase contained in each of the plurality of test members by Rietveld analysis of the diffraction result by X-ray diffractometry for a member whose content of the square phase and the cubic phase is known And a correlation between a characteristic amount of a spectrum obtained by measuring the plurality of test members by Raman spectroscopy and a content of the metastable square phase contained in each of the calculated test members.
  • a measuring member of the coating layer that has been heat-treated at a heating temperature equal to or higher than a predetermined temperature, and the measuring member is subjected to Raman spectroscopy when the heating time in the heat-treatment is known And calculating the content of the metastable square phase contained in the measurement member based on the feature amount of the spectrum obtained by the measurement and the correlation.
  • the deterioration determination method calculates the content of the metastable square phase contained in the measurement member by the above-described metastable square phase content measurement method, and the measurement member
  • the deterioration degree of the high temperature member is calculated based on a predetermined correspondence relationship between the content of the metastable square phase contained in and the deterioration degree of the high temperature member.
  • the surface temperature of the high temperature member can be estimated.
  • FIG. 1 is a schematic view of a high temperature member in a first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a change in the crystal structure of the topcoat layer of the high temperature member in the first embodiment according to the present invention.
  • the surface of the heat-resistant alloy layer as a base material has low thermal conductivity for the purpose of improving heat insulation and durability.
  • Thermal spray coating is applied by spraying a thermal spray material (for example, a ceramic material having low thermal conductivity).
  • TBC Thermal spray coating
  • the turbine blade 1 is composed of a high temperature member 10.
  • the high temperature member 10 is formed of a base material 11 made of a heat resistant alloy and a thermal barrier coating (TBC) layer 12.
  • TBC thermal barrier coating
  • the thermal barrier coating layer 12 is formed of a metal bond coat layer 13 for improving adhesion and oxidation resistance with the base material 11 and a ceramic top coat layer 14 for improving thermal barrier properties.
  • the FIG. 2 shows how the YSZ crystal structure of the topcoat layer changes with the operating time of the gas turbine when YSZ (yttria stabilized zirconia) is used as an example of the topcoat layer. .
  • the sprayed YSZ is a tough crystal called a T ′ phase (metastable tetragonal phase) generated by quenching almost 100%. Therefore, almost all YSZ at the start of operation of the gas turbine is occupied by the T ′ phase.
  • the T ′ phase is relatively stable, but when it is exposed to a high temperature exceeding 1200 ° C., it is gradually decomposed into a T phase (tetragonal phase) and a C phase (cubic phase).
  • the T ′ phase is decomposed into the T phase and the C phase
  • the YSZ of the top coat layer 14 formed on the surface of the high temperature member 10 includes the T ′ phase, T Phase and C phase
  • the T phase is stable at high temperatures, but decomposes into an M phase (monoclinic phase) and a C phase when cooled to about 600 ° C. or lower. Therefore, when the operation period of the gas turbine ends and the operation is stopped, the YSZ is gradually cooled. Therefore, the T phase is decomposed, and the YSZ at the time of the operation stop includes the T ′ phase, the T phase, and the M phase. Phase and C phase are mixed.
  • the cooling rate at this time affects the decomposition of the T phase into the M phase and the C phase. Since the surface temperature of the top coat layer 14 of the turbine blade 1 is also related to the cooling method of the turbine blade 1, for example, it is very useful information in designing the gas turbine, and it is important to obtain an accurate temperature as much as possible. It is. For example, when the surface temperature of TBC is estimated based on the contents of T phase and M phase, since the contents are affected by the cooling rate of the turbine, there is a possibility that an accurate temperature at a high temperature cannot be estimated.
  • the surface temperature of the topcoat layer 14 during operation of the gas turbine can be estimated based on the content (remaining amount) of the T ′ phase
  • the content of the T ′ phase affects, for example, the cooling rate of the turbine. Therefore, the surface temperature of the TBC can be estimated more accurately.
  • a method for estimating the surface temperature of the topcoat layer 14 during heating based on the content of the T ′ phase is provided.
  • the surface temperature of the topcoat layer 14 is referred to as a TBC surface temperature.
  • FIG. 3 is a first diagram illustrating derivation of a relational expression among the content of the T ′ phase, the heating time, and the TBC surface temperature in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the creation of base data for identifying the content of the T ′ phase contained in the topcoat layer 14.
  • the TBC surface temperature is estimated based on the content of the T ′ phase contained in the topcoat layer 14. Therefore, it is important to accurately know the content of the T ′ phase of the TBC to be measured. Therefore, in the present embodiment, base data is created by using, as a sample, a test piece of the topcoat layer 14 exposed to various temperatures for various times.
  • a heat treatment is performed in which a test piece of the topcoat layer 14 having the same composition as the actual machine is heated to a predetermined temperature for a predetermined time.
  • the predetermined temperature is, for example, 1100 ° C., 1200 ° C., 1300 ° C., 1400 ° C.
  • the predetermined time is, for example, 100 hours, 1000 hours, or 10000 hours.
  • the X-ray diffraction measurement is performed on each of the test pieces subjected to the heat treatment under these various conditions, and the diffraction result [measured XRD (X-ray diffraction) profile] is accumulated.
  • the T ′ phase, T phase, M phase, and C phase included in the test piece can be identified from the measurement result by the X-ray diffraction method, but the lattice constants of T ′ phase, T phase, and C phase are close.
  • the peaks of the measurement results overlap and it is difficult to identify the T ′ phase, the T phase, and the C phase. Therefore, the T ′ phase, T phase, and C phase of the test piece are identified by Rietveld analysis.
  • the measured XRD profile of each test piece and the theoretical XRD profile created in advance are analyzed by, for example, full pattern fitting by the nonlinear least square method, and the theoretical XRD profile that fits most accurately is obtained.
  • the theoretical XRD profile is a theoretical value of a diffraction result by an X-ray diffraction method generated by simulation or the like for each pattern assuming various patterns of T ′ phase, T phase, and C phase.
  • the contents of the T ′ phase, T phase, and C phase of the test piece are assumed for the determined theoretical XRD profile. The content is determined.
  • FIG. 4 is a second diagram illustrating the derivation of the relational expression among the T ′ phase content, the heating time, and the TBC surface temperature in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 5 is a third diagram illustrating the derivation of the relational expression among the T ′ phase content, the heating time, and the TBC surface temperature in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 6 is a fourth diagram illustrating the derivation of the relational expression among the T ′ phase content, the heating time, and the TBC surface temperature in the first embodiment according to the present invention.
  • the vertical axis (1- ⁇ T′-YSZ ) in FIG. 4 indicates the amount of decomposition of the T ′ phase contained in the test piece.
  • the horizontal axis represents a value obtained by raising the time (t) during which the test piece was heat-treated to the 1/4 power.
  • the diamond points indicate the data of the test piece heat-treated at 1100 ° C.
  • the square points are 1200 ° C
  • the triangular points are 1300 ° C
  • the round points are 1400 ° C.
  • the data of the test piece performed are shown. As shown in FIG.
  • the value obtained by dividing the decomposition amount (reduction amount) of the T ′ phase accompanying the heat treatment and the heat treatment time (t) to a 1 ⁇ 4 power has a linear relationship.
  • the decomposition amount of the T ′ phase and the 1 ⁇ 4 power treatment time (t) can be expressed by the following equations.
  • FIG. 5 is a table summarizing the heating temperature (T) and the value of the slope k of the above equation (1).
  • T heating temperature
  • 1 / T is the reciprocal of the absolute temperature of T (unit: K).
  • lnk is log e k.
  • the heating temperature (T) can be calculated by the equation (4).
  • the heating temperature (T) is the temperature of the furnace when the test piece of the topcoat layer is charged into the furnace, for example, and can be regarded as the TBC surface temperature in the actual machine. That is, if the content of the T ′ phase contained in the actual topcoat layer 14 is obtained, the TBC surface temperature can be obtained by the equation (4).
  • the processing in the preparation stage of this embodiment is the processing in the preparation stage of this embodiment.
  • the measured XRD profile of each test piece subjected to the heat treatment under the various conditions described with reference to FIG. 3 and the inclusion of the T ′ phase, T phase, and C phase for each test piece after the heat treatment The relationship between the amount (particularly the content of the T ′ phase) and the relationship between the content of the T ′ phase, the heating time, and the TBC surface temperature described with reference to FIGS. 4 to 6 [Formula (4) ] Is obtained.
  • FIG. 7 is a flowchart of the TBC surface temperature estimation method according to the first embodiment of the present invention.
  • Steps S11 to S13 are preparatory steps. Since these processes are as described above, they will be briefly described.
  • a plurality of test pieces of the topcoat layer 14 are prepared, and a test piece obtained by performing heat treatment for a predetermined time at a predetermined temperature for each test piece is created (step S11).
  • each test piece is measured by the X-ray diffraction method, and the T ′ phase, T phase, C phase, and M phase are identified from the diffraction pattern of the diffraction result, and the content of each phase is obtained.
  • theoretical diffraction results (theoretical XRD profiles) for various T ′ phase, T phase, and C phase content patterns. )
  • a relational expression between the T ′ phase content, the heating time, and the TBC surface temperature during heating is derived by the procedure described with reference to FIGS. 3 to 6 (step S13).
  • the TBC surface temperature of the actual machine is estimated.
  • a TBC (top coat layer) to be measured is obtained from a gas turbine after operation.
  • X-ray diffraction and Rietveld analysis are performed on the obtained measurement target TBC as in step S12.
  • the target to be fitted with the measurement result of the measurement target TBC by the X-ray diffraction method is the content of the T ′ phase, the T phase, and the C phase
  • the test piece analyzed in step S12 The diffraction result by the X-ray diffraction method may be used, or the theoretical XRD profile may be used. Thereby, the content of the T ′ phase in the measurement target TBC is obtained (step S14).
  • the content of the T ′ phase calculated in step S14 and the operation time of the gas turbine in the relational expression [for example, equation (4)] of the T ′ phase content calculated in step S13, the heating time, and the TBC surface temperature. Is assigned. It is assumed that the operation time of the gas turbine is known.
  • the substituted expression is solved for the TBC surface temperature (T), and the TBC surface temperature is calculated (step S15).
  • the calculated value is an estimated value of the surface temperature of the topcoat layer 14 during operation (heating) of the gas turbine according to the present embodiment.
  • the content of the T ′ phase of the topcoat layer 14 can be accurately obtained by X-ray diffraction and Rietveld analysis. Further, the T ′ phase is decomposed into a stable T phase governed by a diffusion phenomenon in a high temperature environment, the decomposition rate at that time changes according to the temperature, and the decrease amount of the T ′ phase at each temperature and the TBC That the heating time of 1 ⁇ 4 is linearly related (FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the position of the Raman peak and the content of the T ′ phase in the second embodiment according to the present invention.
  • the vertical axis in FIG. 8 is the position of the Raman peak, and the horizontal axis is the content of the T ′ phase.
  • 144cm -1, 252cm -1, 258cm -1 linear focused on Raman peak located near 463cm -1, as shown in FIG. 8 and rearranging the relationship of the Raman peak positions with T'-phase content of these neighboring A relationship was obtained.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the half-value width of the Raman peak and the content of the T ′ phase in the second embodiment according to the present invention.
  • the vertical axis in FIG. 9 is the half width of the Raman peak, and the horizontal axis is the content of the T ′ phase.
  • Figure 8 Similar to 144cm -1, 252cm -1, 258cm -1 , focused on Raman peak near 463cm -1, and rearranging the relationship of the half value width and T'-phase content of the Raman peaks of these neighboring FIG A linear relationship as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the intensity ratio of the Raman peak and the content of the T ′ phase in the second embodiment according to the present invention.
  • the vertical axis in FIG. 10 is the Raman peak intensity ratio, and the horizontal axis is the content of the T ′ phase.
  • measurement by Raman spectroscopy is performed on a test piece whose T ′ phase content is known by the same X-ray diffraction method and Rietveld analysis as in the first embodiment.
  • the characteristic amount (peak position, half width, peak intensity ratio) of the spectrum of the measurement result is extracted, and a correlation (for example, FIGS. 8 to 10) between the extracted characteristic amount and the content of the T ′ phase is obtained.
  • a relational expression [Expression (4)] among the content of the T ′ phase, the heating time, and the TBC surface temperature is obtained.
  • Step S11 to S13 are preparatory steps. These processes are the same as in the first embodiment. That is, the test piece which heat-processed on various conditions is created (step S11), and content, such as T 'layer, is calculated
  • Raman spectroscopic measurement is next performed on each test piece. Focusing on a predetermined Raman peak of the measurement result obtained by Raman spectroscopy, the correlation between the Raman peak position, the half-value width of the Raman peak, and the Raman peak intensity ratio and the content of the T ′ phase obtained in step S12 Organizing the relationship, the relationship between the Raman peak position and the T ′ phase content (for example, FIG. 8), the relationship between the half width of the Raman peak and the T ′ phase content (for example, FIG. 9), the Raman peak intensity ratio and the T At least one of the relational expressions of the 'phase content (for example, FIG. 10) is calculated for each focused Raman peak (step S16).
  • the above is the preparation stage in this embodiment.
  • the TBC surface temperature of the high-temperature member 10 of the actual machine is estimated.
  • a TBC (top coat layer) to be measured is obtained from a gas turbine after operation. Measurement by Raman spectroscopy is performed on the obtained measurement target TBC. Then, from the measurement result, at least one of the Raman peak position, the Raman peak half width, and the peak intensity ratio is obtained for the measurement target TBC (step S17).
  • the Raman peak position, the Raman peak half width, and the peak intensity ratio obtained in step S17 are substituted into the corresponding relational expression calculated in step S16, and the content of the T ′ phase contained in the measurement target TBC is calculated ( Step S18).
  • the substituted expression is solved for the TBC surface temperature (T), and the TBC surface temperature is calculated (step S15).
  • the calculated value is an estimated value of the TBC surface temperature during heating according to the present embodiment.
  • the first embodiment Rietveld analysis was performed in order to obtain the content of the T ′ phase contained in the actual topcoat layer 14.
  • Rietveld analysis often takes time and effort.
  • the content of the T ′ phase contained in the actual topcoat layer 14 by using Raman spectroscopy that can be performed relatively easily by anyone instead of the X-ray diffraction method and Rietveld analysis. Ask for. Therefore, if the preparation stage is completed, the content of the T ′ phase can be obtained relatively easily. Further, if the content of the T ′ phase is obtained, the TBC surface temperature can be calculated as in the first embodiment. Therefore, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the surface temperature of the TBC can be estimated more easily regardless of human skills.
  • Raman spectroscopy measurement can be performed on a turbine blade while it is mounted on an actual machine.
  • the TBC surface temperature can be estimated by the following method.
  • a method for estimating the surface temperature according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the heat treatment is performed on the test piece of the top coat layer 14 under various conditions.
  • the measurement by a Raman spectroscopy is performed with respect to the test piece after heat processing.
  • the Raman spectrum obtained by the measurement is fitted with a Gaussian function and a Lorentz function to obtain a Raman peak position, a full width at half maximum, and a peak intensity.
  • FIG. 12 to FIG. 14 are examples of results obtained by arranging measured values by Raman spectroscopy using LMP using actual test pieces (T: heating temperature, t: heat treatment time).
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the Raman peak position and the LMP value in the third embodiment.
  • 252cm -1, 258cm -1, 463cm -1 focusing on the Raman peak located near 635cm -1, and rearranging the relationship between the Raman peak and LMP value of these near obtained linear relationship as shown in FIG. 12 It was.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the half-value width of the Raman peak and the LMP value in the third embodiment.
  • the vertical axis in FIG. 13 is the half width of the Raman peak, and the horizontal axis is the LMP value.
  • 144cm -1, the 258cm -1, 321cm -1, focusing on the Raman peak located near 463cm -1 organize the relationship between the half width and LMP value of the Raman peak of these near straight line as shown in FIG. 13 A relationship was obtained.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the intensity ratio of the Raman peak and the LMP value in the third embodiment.
  • the vertical axis in FIG. 14 is the Raman peak intensity ratio, and the horizontal axis is the LMP value.
  • a linear relationship as shown in FIG. 14 was obtained.
  • the relationship between the result of measurement by Raman spectroscopy using these test pieces and the LMP value is recorded. The above is the preparation stage process.
  • the TBC surface temperature of the actual machine is estimated.
  • a TBC to be measured is obtained, and the measurement target TBC is measured by Raman spectroscopy.
  • at least one of the Raman peak position, the Raman peak half width, and the peak intensity ratio for the measurement target TBC is obtained from the measurement result.
  • the Raman peak position is obtained, the LMP value of the measurement target TBC is obtained from the relationship illustrated in FIG.
  • the Raman peak half width is obtained, the LMP value of the measurement target TBC is obtained from the relationship illustrated in FIG.
  • the peak intensity ratio is obtained, the LMP value of the measurement target TBC is obtained from the relationship illustrated in FIG.
  • T ⁇ [5 + ln (t)] LMP value obtained based on FIGS. 12 to 14 (5)
  • Equation (5) the TBC surface temperature according to the third embodiment can be obtained.
  • 4388466 discloses a laser type in which the TBC side of a test piece is heated by a laser beam, and the base material on the back side of the test piece (the side opposite to the side on which TBC is applied) is cooled with a cooling gas.
  • a method is described in which a predetermined thermal load is repeatedly applied to a test piece by a thermal cycle test apparatus, and the number of repetitions when TBC peeling occurs is evaluated as a thermal cycle life. Using this method, for example, a heat load is repeatedly applied to a test piece for a heat resistance test until TBC peeling occurs.
  • the X-ray diffraction method and the Rietveld analysis are performed on the test piece every predetermined number of times to obtain the content of the T ′ phase contained in the TBC of the test piece.
  • the content of the T ′ phase contained in the TBC of the test piece is determined using the measurement result of the Raman spectroscopy with respect to the TBC of the test piece and the relational expression obtained in step S16.
  • the relationship between the number of repetitions and the degree of deterioration is defined from the number of repetitions when TBC peeling occurs (for example, if the TBC peels after 100 times, the degree of deterioration is 50% at 50 times).
  • the correspondence relationship between the content of the T ′ phase and the degree of deterioration is recorded.
  • the TBC to be measured is obtained from the actual machine, and the content of the T ′ phase of the measurement target TBC is calculated by the same method as in the first embodiment or the second embodiment. Then, it is possible to determine the degree of deterioration of the actual turbine member based on the correspondence relationship between the content of the T ′ phase and the degree of deterioration created in advance using a test piece for a heat resistance test.
  • YSZ has been described as an example of the material of the topcoat layer 14, but the present invention is not limited to this.
  • oxides that can partially stabilize zirconia (ZrO 2 ) (alkaline such as MgO and CaO, light rare earth such as Sc 2 O 3 and Y 2 O 3 , La 2 O 3 , Ce 2) O 3 , Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Pm 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2
  • It may be a stabilized zirconia (for example, YbSZ) containing one kind or two or more kinds of heavy rare earth such as O 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3 .
  • test piece of the top coat layer 14 is an example of a test member.
  • the measurement target TBC is an example of a measurement member.
  • the surface temperature of the high temperature member can be estimated.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

 温度推定方法は、高温部材の表面に形成されたコーティング層に含まれる準安定正方相の含有量をX線回折法やリートベルト解析、ラマン分光法などを用いて測定し、測定した前記準安定正方相の含有量に基づいて、前記高温部材の表面温度を推定する。

Description

高温部材の温度推定方法、準安定正方相の含有量測定方法、劣化判定方法
 本発明は、高温部材の温度推定方法、準安定正方相の含有量測定方法、劣化判定方法に関する。
 本願は、2014年11月12日に、日本に出願された特願2014-229619号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 産業用ガスタービンの高効率化、高温化は鋭意進められており、高温部材に施される遮熱コーティング(TBC:Thermal barrier coating)は、その重要性を増している。TBCの信頼性を確保するためにも、高温に曝されたTBCの表面温度を推定する技術が望まれている。例えば、特許文献1には、X線回析を用いてTBCに含まれるM相(単斜相)の量を測定し、測定した単斜相の量に基づいてTBCの表面温度を算出する温度推定方法が記載されている。
 TBCは、初期には,T´相(準安定正方相:Tetragonal Prime)といわれる強靭な結晶で構成されている。しかし、長時間、一定の高温に曝されると、TBCのT´相は、T相(正方相)とC相(立方相)に分解される。さらにその後TBCが冷却されると、T相(正方相)がM相(単斜相)に転換され、体積膨張をもたらし、破壊靱性も低下することになる。特許文献1に記載の方法は、この単斜相(M相)の含有量に着目した温度推定方法である。
日本国特許第3519703号公報
 この結晶構造の変化過程において、T´相がT相とC相に分解する要因は、温度と深く関係していることがわかっている。特許文献1の手法は、TBCの温度が低下してから生成される単斜相(M相)の含有量に着目しているが、T´相の含有量に注目し、TBCに含まれるT´相の分解の程度を調べ、T´相の含有量に基づいて温度を推定することが可能であれば、より正確なTBCの表面温度が推定できると考えられる。しかし、これまでそのような温度推定方法は提案されていなかった。
 本発明は、上述の課題を解決することのできる温度推定方法、準安定正方相の含有量測定方法、劣化判定方法を提供する。
 本発明の第1の態様によれば、温度推定方法は、高温部材の表面に形成されたコーティング層に含まれる準安定正方相の含有量をX線回折法又はラマン分光法によって測定し、測定した前記準安定正方相の含有量に基づいて、前記高温部材の表面温度を推定する。
 本発明の第2の態様によれば、前記温度推定方法は、定められた複数の加熱温度ごとに定められた複数の加熱時間、加熱処理を行った複数の前記コーティング層の試験用部材についてX線回折法によって測定した回折結果のそれぞれと、予め準安定正方相と正方相と立方相との含有量が既知である部材に対するX線回折法による回折結果をリートベルト解析して前記複数の試験用部材それぞれに含まれる準安定正方相の含有量を算出し、それぞれの前記試験用部材に対応する加熱温度及び加熱時間及び準安定正方相の含有量のデータを蓄積し、前記蓄積したデータに基づいて、前記試験用部材に対する加熱時間と加熱温度と準安定正方相の含有量との関係式を算出するステップと、所定の温度以上の加熱温度で加熱処理を行った前記コーティング層の測定用部材であって、前記加熱処理における加熱時間が既知である場合に、前記測定用部材のX線回折法による回折結果と、予め準安定正方相と正方相と立方相との含有量が既知である部材についてのX線回折法による回析結果をリートベルト解析して、前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量を算出するステップと、前記測定用部材の加熱時間と、前記算出した前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量と、前記関係式に基づいて前記測定用部材の加熱温度を算出するステップ、を有する。
 本発明の第3の態様によれば、前記温度推定方法は、定められた複数の加熱温度ごとに定められた複数の加熱時間、加熱処理を行った複数の前記コーティング層の試験用部材についてX線回折法によって測定した回折結果のそれぞれと、予め準安定正方相と正方相と立方相との含有量が既知である部材に対するX線回折法による回折結果をリートベルト解析して前記複数の試験用部材それぞれに含まれる準安定正方相の含有量を算出し、それぞれの前記試験用部材に対応する加熱温度及び加熱時間及び準安定正方相の含有量のデータを蓄積し、前記蓄積したデータに基づいて、前記試験用部材に対する加熱時間と加熱温度と準安定正方相の含有量との関係式を算出するステップと、前記複数の試験用部材をラマン分光法によって測定した結果のスペクトルの特徴量と、前記算出した試験用部材のそれぞれに含まれる準安定正方相の含有量との相関関係を算出するステップと、所定の温度以上の加熱温度で加熱処理を行った前記コーティング層の測定用部材であって、前記加熱処理における加熱時間が既知である場合に、前記測定用部材をラマン分光法によって測定して得たスペクトルの特徴量と、前記相関関係に基づいて、前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量を算出するステップと、前記測定用部材の加熱時間と、前記算出した前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量と、前記関係式に基づいて前記測定用部材の加熱温度を算出するステップ、を有する。
 本発明の第4の態様によれば、前記関係式は、準安定正方相の分解量と加熱時間の1/4乗とが直線関係であることに基づく。
 本発明の第5の態様によれば、準安定正方相の含有量測定方法は、高温部材の表面に形成されたコーティング層に含まれる準安定正方相の含有量を測定する方法であって、所定の温度以上の加熱温度で加熱処理を行った前記コーティング層の測定用部材についてX線回折法によって測定した回折結果のそれぞれと、予め準安定正方相と正方相と立方相との含有量が既知である部材に対するX線回折法による回折結果をリートベルト解析して前記複数の測定用部材それぞれに含まれる準安定正方相の含有量を算出するステップを有する。
 本発明の第6の態様によれば、準安定正方相の含有量測定方法は、高温部材の表面に形成されたコーティング層に含まれる準安定正方相の含有量を測定する方法であって、定められた複数の加熱温度ごとに定められた複数の加熱時間、加熱処理を行った複数の前記コーティング層の試験用部材についてX線回折法によって測定した回折結果のそれぞれと、予め準安定正方相と正方相と立方相との含有量が既知である部材に対するX線回折法による回折結果をリートベルト解析して前記複数の試験用部材それぞれに含まれる準安定正方相の含有量を算出するステップと、前記複数の試験用部材をラマン分光法によって測定した結果のスペクトルの特徴量と、前記算出した試験用部材のそれぞれに含まれる準安定正方相の含有量との相関関係を算出するステップと、所定の温度以上の加熱温度で加熱処理を行った前記コーティング層の測定用部材であって、前記加熱処理における加熱時間が既知である場合に、前記測定用部材をラマン分光法によって測定して得たスペクトルの特徴量と、前記相関関係に基づいて、前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量を算出するステップ、を有する。
 本発明の第7の態様によれば、劣化判定方法は、上述の準安定正方相の含有量測定方法によって前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量を算出し、前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量と前記高温部材の劣化度との予め定められた対応関係に基づいて、前記高温部材の劣化度を算出する。
 上記した温度推定方法によれば、高温部材の表面温度を推定することができる。
本発明に係る第一実施形態における高温部材の概略図である。 本発明に係る第一実施形態における高温部材のTBCの結晶構造の変化を説明する図である。 本発明に係る第一実施形態におけるT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式の導出を説明する第一の図である。 本発明に係る第一実施形態におけるT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式の導出を説明する第二の図である。 本発明に係る第一実施形態におけるT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式の導出を説明する第三の図である。 本発明に係る第一実施形態におけるT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式の導出を説明する第四の図である。 本発明に係る第一実施形態におけるTBC表面温度推定方法のフローチャートである。 本発明に係る第二実施形態におけるラマンピークの位置とT´相の含有量の関係を示す図である。 本発明に係る第二実施形態におけるラマンピークの半値幅とT´相の含有量の関係を示す図である。 本発明に係る第二実施形態におけるラマンピークの強度比とT´相の含有量の関係を示す図である。 本発明に係る第二実施形態におけるTBC表面温度推定方法のフローチャートである。 本発明に係る第三実施形態におけるラマンピーク位置とLMP値の関係を示す図である。 本発明に係る第三実施形態におけるラマンピークの半値幅とLMP値の関係を示す図である。 本発明に係る第三実施形態におけるラマンピークの強度比とLMP値の関係を示す図である。
<第一実施形態>
 以下、本発明の第一実施形態による制御システムを図1~図6を参照して説明する。
 図1は、本発明に係る第一実施形態における高温部材の概略図である。
 図2は、本発明に係る第一実施形態における高温部材のトップコート層の結晶構造の変化を説明する図である。
 ガスタービンの動静翼、分割環、燃焼器などの高温に曝される高温部材には、母材となる耐熱合金層の表面に、遮熱性及び耐久性を向上させる目的で、熱伝導率の低い溶射材(例えば、熱伝導率の低いセラミックス系材料)を溶射して遮熱コーティング(TBC)が施されている。図1において、タービン翼1は、高温部材10で構成されている。高温部材10は、耐熱合金製の母材11と、遮熱コーティング(TBC)層12から形成される。さらに、遮熱コーティング層12は、母材11との密着性および耐酸化性を向上するための金属製のボンドコート層13と、遮熱性を向上するセラミックス製のトップコート層14とから形成される。図2は、トップコート層の一例としてYSZ(イットリア安定化ジルコニア)を用いた場合の、トップコート層のYSZの結晶構造が、ガスタービンの運転時間と共に変化している様子を示したものである。
 溶射されたYSZは、ほぼ100%が急冷されることにより生成したT´相(準安定正方相)といわれる強靭な結晶である。従って、ガスタービンの運転開始時におけるYSZは、ほぼ全てがT´相で占められている。T´相は、比較的安定であるが、1200℃を超える高温に曝されると、徐々にT相(正方相)とC相(立方相)とに分解される。従って、ガスタービンの運転期間中では、T´相がT相とC相に分解される現象が生じ、高温部材10の表面に形成されたトップコート層14のYSZには、T´相、T相、C相が混在する状態となる。また、T相は高温では安定であるが、約600℃以下に冷却するとM相(単斜相)とC相に分解される。従って、ガスタービンの運転期間が終了し、運転を停止する際には、YSZが徐々に冷却されるため、T相が分解し、運転停止時のYSZには、T´相、T相、M相、C相が混在する状態となる。なお、このときの冷却速度が、T相のM相とC相への分解に影響を及ぼすことがわかっている。タービン翼1のトップコート層14の表面温度は、例えばタービン翼1の冷却方法などにも関係する為、ガスタービンの設計上、非常に有益な情報であり、なるべく正確な温度を得ることが重要である。例えば、T相やM相の含有量によってTBCの表面温度を推定する場合、それらの含有量は、タービンの冷却速度によって影響されるため、高温時における正確な温度が推定できない可能性がある。一方、T´相の含有量(残量)に基づいてガスタービンの運転時におけるトップコート層14の表面温度が推定できるならば、T´相の含有量は、例えばタービンの冷却速度などに影響されない為、より正確にTBCの表面温度を推定することができることになる。本実施形態では、T´相の含有量に基づく加熱時のトップコート層14の表面温度の推定方法を提供する。なお、以下においてトップコート層14の表面温度をTBC表面温度と記載する。
 図3は、本発明に係る第一実施形態におけるT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式の導出を説明する第一の図である。
 図3は、トップコート層14に含まれるT´相の含有量を同定するためのベースデータの作成を説明する図である。上述のとおり、本実施形態では、トップコート層14に含まれるT´相の含有量に基づいてTBC表面温度を推定する。従って、測定対象となるTBCのT´相の含有量を正確に知ることが重要である。その為、本実施形態では、さまざまな温度に、さまざまな時間だけ曝したトップコート層14の試験片をサンプルとして、ベースデータを作成する。まず、実機と同じ組成を有するトップコート層14の試験片を所定時間、所定温度に加熱する加熱処理を行う。所定温度とは、例えば、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃である。所定時間とは、例えば、100時間、1000時間、10000時間などである。次に、これら様々な条件で加熱処理を行った試験片のそれぞれに対してX線回折法による測定を行い、回折結果[測定XRD(X-ray diffraction)プロファイル]を蓄積する。ここで、X線回折法による測定結果によって試験片に含まれるT´相、T相、M相、C相を同定できればよいが、T´相、T相、C相については、格子定数が近く、測定結果のピークが重なり、T´相、T相、C相を同定することが難しい。そこで、リートベルト解析によって、試験片のT´相、T相、C相を同定する。
 リートベルト解析では、各試験片の測定XRDプロファイルと、予め作成された理論XRDプロファイルとを、例えば非線形最小二乗法によるフルパターンフィッティング等により解析し、もっとも正確にフィットする理論XRDプロファイルを得る。理論XRDプロファイルとは、さまざまなT´相、T相、C相の含有量のパターンを想定して、パターンごとにシミュレーション等によって生成されたX線回折法による回折結果の理論値である。リートベルト解析の結果、フィットする理論XRDプロファイルが決定すると、その試験片のT´相、T相、C相の含有量を、決定した理論XRDプロファイルについて想定したT´相、T相、C相の含有量に決定する。
 次に実際の試験片を用いて上記の実験を行った結果を図4~図6を用いて説明する。
 図4は、本発明に係る第一実施形態におけるT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式の導出を説明する第二の図である。
 図5は、本発明に係る第一実施形態におけるT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式の導出を説明する第三の図である。
 図6は、本発明に係る第一実施形態におけるT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式の導出を説明する第四の図である。
 図4は、本発明に係る第一実施形態におけるT´相の分解量と加熱処理時間との関係を示している。
 図4の縦軸(1-αT´-YSZ)は、試験片に含まれるT´相の分解量を示している。横軸は、試験片を加熱処理した時間(t)を1/4乗した値である。また、ひし型の点は、1100℃で加熱処理を行った試験片のデータを示し、同様に四角の点は1200℃、三角の点は1300℃、丸の点は1400℃でそれぞれ加熱処理を行った試験片のデータを示している。図4に示すように、1100~1400℃の各温度において,熱処理に伴うT´相の分解量(減少量)と加熱処理時間(t)を1/4乗した値は直線関係にある。各温度において、直線の傾きをkとすると、T´相の分解量と加熱処理時間(t)の1/4乗は、次式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 図5は、加熱温度(T)と上述の式(1)の傾きkの値を表にまとめたものである。図5の表には、左から順に、T、1/T、k、lnkが記載されている。なお、1/Tは、Tの絶対温度(単位:K)の逆数である。lnkは、logkである。図5の表の1/Tとlnkをプロット(アレニウスプロット)すると次の図6に示す結果が得られる。図6に示すようにlnkと1/Tとの間には直線関係が得られる。式(1)をアレニウスの式により整理すると、次式(2)が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
[規則91に基づく訂正 27.10.2015] 
 また、図6により1/Tとlnkの関係を満足する直線の式を求めると次式(3)が求められる。
 y=-8692.7x+3.9126   ・・・(3)
さらに、切片のlnk=3.9126、傾きのQ/R=-8692.7[Rは気体定数:8.31J/(mol・K)]から、k=50.0、Q=7.2×10J/molを求めることができる。この値を式(2)に代入すると次式(4)を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ここで、実機のTBC表面温度を推定することを考えると、加熱時間(=ガスタービンの運転時間)t及び気体定数Rは既知であるから、T´相の含有量(αT´-YSZ)が得られれば、式(4)により、加熱温度(T)を算出することができる。加熱温度(T)は、トップコート層の試験片を、例えば炉に装入したときの炉の温度であるから、実機におけるTBC表面温度とみなすことができる。つまり、実機のトップコート層14に含まれるT´相の含有量が得られれば、式(4)により、TBC表面温度を得ることができる。
 以上が、本実施形態の準備段階における処理である。つまりこの準備段階において、図3を用いて説明した様々な条件で加熱処理を行った試験片それぞれの測定XRDプロファイルと加熱処理後の試験片それぞれについてのT´相、T相、C相の含有量(特にT´相の含有量)とを対応付けたデータと、図4~図6を用いて説明したT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式[式(4)]を得る。
 次に、実機の高温部材10のTBC表面温度の推定方法を、図7を用いて説明する。
 図7は、本発明に係る第一実施形態におけるTBC表面温度推定方法のフローチャートである。
 ステップS11~S13までは、準備段階の処理である。これらの処理については上述のとおりであるので簡単に説明する。まず、トップコート層14の試験片を複数用意し、それぞれの試験片について所定の温度で所定時間だけ加熱処理を行った試験片を作成する(ステップS11)。次に、各試験片についてX線回折法による測定を行い、回折結果の回折パターンからT´相、T相、C相、M相を同定し、各相の含有量を求める。但し、T´相、T相、C相については、X線回折法による同定が難しいので、様々なT´相、T相、C相の含有量のパターンに対する理論的な回折結果(理論XRDプロファイル)を用いたリートベルト解析によって各相の含有量を求める(ステップS12)。次に、図3~図6を用いて説明した手順でT´相の含有量と加熱時間と加熱時におけるTBC表面温度との関係式を導出する(ステップS13)。
 次に実機のTBC表面温度の推定を行う。まず、運転後のガスタービンから測定対象とするTBC(トップコート層)を入手する。入手した測定対象TBCに対して、ステップS12と同様にX線回折及びリートベルト解析を行う。リートベルト解析において、測定対象TBCのX線回折法による測定結果とフィッティングする対象は、T´相、T相、C相の含有量が分かっているものであれば、ステップS12で解析した試験片のX線回折法による回折結果でもよいし、理論XRDプロファイルでもよい。これにより、測定対象TBCにおけるT´相の含有量を求める(ステップS14)。
 次にステップS13で算出したT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度の関係式[例えば、式(4)]にステップS14で求めたT´相の含有量とガスタービンの運転時間とを代入する。ガスタービンの運転時間は、既知であるとする。代入した式をTBC表面温度(T)について解き、TBC表面温度を算出する(ステップS15)。算出した値が本実施形態によるガスタービン運転時(加熱時)におけるトップコート層14の表面温度の推定値である。
[規則91に基づく訂正 27.10.2015] 
 本実施形態では、X線回折法とリートベルト解析によってトップコート層14のT´相の含有量を正確に求めることができる。また、T´相が高温環境において拡散現象に支配され安定なT相に分解されること、そのときの分解速度が温度に応じて変わること、またそれぞれの温度におけるT´相の減少量とTBCの加熱時間の1/4乗が線形関係にある(図4)ことと、アレニウスの式[k=A×exp(-Q/RT)、A:定数、Q:活性化エネルギー、R:気体定数、T:絶対温度]から、T´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度の関係式[例えば、式(4)]を求めることができる。これにより、T´相の含有量のみに基づいてTBC層温度を推定する事ができる。従って、例えば、ガスタービンの冷却速度等による影響を受けることなく、より精度の高い表面温度を推定することができる。
<第二実施形態>
 以下、本発明の第二実施形態による温度推定方法を図8~図11を参照して説明する。
 第二実施形態では、測定対象とするTBCのT´相の含有量を算出するにあたって、ラマン分光法による測定を行う。本実施形態では、まず、第一実施形態と同様に、様々な条件で加熱処理を行った実機と同じ組成を有する試験片に対してX線回折法及びリートベルト解析を行い、それぞれの試験片におけるT´相の含有量を求める。次にT´相の含有量がわかった各試験片に対してラマン分光法による測定を行う。そして、ラマン分光法の測定結果とT´相の含有量を対応付けて記録する。
 次に実際の試験片を用いて上記のラマン分光法による測定を行った結果を図8~図11を用いて説明する。
 図8は、本発明に係る第二実施形態におけるラマンピークの位置とT´相の含有量の関係を示す図である。
 図8の縦軸は、ラマンピークの位置であり、横軸はT´相の含有量である。144cm-1、252cm-1、258cm-1、463cm-1付近に位置するラマンピークに着目し、これらの近傍のラマンピーク位置とT´相含有量の関係を整理すると図8に示すような直線関係が得られた。
 図9は、本発明に係る第二実施形態におけるラマンピークの半値幅とT´相の含有量の関係を示す図である。
 図9の縦軸は、ラマンピークの半値幅であり、横軸はT´相の含有量である。図8と同様に144cm-1、252cm-1、258cm-1、463cm-1付近のラマンピークに着目し、これらの近傍のラマンピークの半値幅とT´相含有量の関係を整理すると図9に示すような直線関係が得られた。
 図10は、本発明に係る第二実施形態におけるラマンピークの強度比とT´相の含有量の関係を示す図である。
 図10の縦軸は、ラマンピークの強度比であり、横軸はT´相の含有量である。144cm-1のピーク強度と463cm-1のピーク強度の比(144cm-1のピーク強度÷463cm-1のピーク強度)、144cm-1のピーク強度と635cm-1のピーク強度の比(144cm-1のピーク強度÷653cm-1のピーク強度)、463cm-1のピーク強度と635cm-1のピーク強度の比(463cm-1のピーク強度÷635cm-1のピーク強度)に着目し、これらのピーク強度比とT´相含有量の関係を整理すると図10に示すような直線関係が得られた。
 本実施形態では、第一実施形態と同様のX線回折法及びリートベルト解析によってT´相の含有量がわかっている試験片に対してラマン分光法による測定を行う。測定結果のスペクトルの特徴量(ピーク位置、半値幅、ピーク強度比)を抽出し、抽出した特徴量とT´相の含有量との相関関係(例えば、図8~図10)を得る。また、第一実施形態と同様に、T´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式[式(4)]とを得る。
 次に、本実施形態における実機の高温部材のTBC表面温度を推定する方法を、図11を用いて説明する。
 図11に、本発明に係る第二実施形態におけるTBC表面温度推定方法のフローチャートを示す。
 ステップS11~S13までは、準備段階の処理である。これらの処理については第一実施形態と同様である。つまり、様々な条件で加熱処理を行った試験片を作成し(ステップS11)、各試験片についてX線回折法及びリートベルト解析によってT´層などの含有量を求める(ステップS12)。次に、T´相の含有量と加熱時間と加熱時におけるTBC表面温度との関係式を導出する(ステップS13)。
 本実施形態では、次に各試験片についてラマン分光測定を行う。ラマン分光法によって得られた測定結果の所定のラマンピークに着目し、ラマンピーク位置、ラマンピークの半値幅、ラマンピーク強度比、のそれぞれとステップS12で求めたT´相の含有量との相関関係を整理して、ラマンピーク位置とT´相含有量の関係式(例えば図8)、ラマンピークの半値幅とT´相含有量の関係式(例えば図9)、ラマンピーク強度比とT´相含有量の関係式(例えば図10)、のうち少なくとも一つを、着目したラマンピークごとに算出する(ステップS16)。以上が本実施形態における準備段階である。
 次に実機の高温部材10のTBC表面温度の推定を行う。まず、運転後のガスタービンから測定対象とするTBC(トップコート層)を入手する。入手した測定対象TBCに対して、ラマン分光法による測定を行う。そして、測定結果から、測定対象TBCについて、ラマンピーク位置、ラマンピーク半値幅、ピーク強度比のうち少なくとも一つを得る(ステップS17)。
 次に、ステップS17で求めたラマンピーク位置、ラマンピーク半値幅、ピーク強度比をステップS16で算出した対応する関係式に代入し、測定対象TBCに含まれるT´相の含有量を算出する(ステップS18)。次に、ステップS13で求めたT´相の含有量と加熱時間とTBC表面温度との関係式[例えば、式(4)]にステップS18で算出したT´相の含有量と既知であるガスタービンの運転時間を代入する。代入した式をTBC表面温度(T)について解き、TBC表面温度を算出する(ステップS15)。算出した値が本実施形態による加熱時のTBC表面温度の推定値である。
 第一実施形態では、実機のトップコート層14に含まれるT´相の含有量を求めるためにリートベルト解析を行った。一般にリートベルト解析には、手間や時間がかかることが多い。一方、本実施形態では、X線回折法及びリートベルト解析の代わりに誰でも比較的容易に行うことができるラマン分光測定を用いることによって実機のトップコート層14に含まれるT´相の含有量を求める。従って、準備段階まで完了していれば、比較的容易にT´相の含有量を得ることができる。また、T´相の含有量が得られれば、第一実施形態と同様にTBC表面温度を算出することができる。従って本実施形態によれば、第一実施形態の効果に加え、人のスキルによらず、より簡便にTBCの表面温度を推定する事ができる。
 なお、ラマン分光は試験体の形状に制限がなく、携帯型ラマン分析装置も提供されており、例えば実機に装着のまま、タービン翼に対してラマン分光測定が可能である。
 <第三実施形態>
 その他、次のような方法でもTBC表面温度を推定することができる。第三実施形態の表面温度の推定方法を図12~図14を用いて説明する。
 まず、第一実施例と同様にトップコート層14の試験片に対して様々な条件で加熱処理を行う。次に加熱処理後の試験片に対して、ラマン分光法による測定を行う。次に、測定して得られたラマンスペクトルを、ガウス関数、ローレンツ関数によりフィッティングし、ラマンピークの位置、半値幅、ピーク強度を得る。次にラマンピークの位置、半値幅、強度のそれぞれと、加熱処理時間と、加熱温度をラーソンミラーパラメータ(LMP=T[5+ln(t)])で整理する。
 図12~図14は、実際の試験片を用いてラマン分光法による測定値をLMPで整理した結果の一例である(T:加熱温度、t:加熱処理時間)。
 図12は、第三実施形態におけるラマンピーク位置とLMP値の関係を示す図である。
 図12の縦軸は、ラマンピーク位置であり、横軸はLMP値(=T[5+ln(t)])である。252cm-1、258cm-1、463cm-1、635cm-1付近に位置するラマンピークに着目し、これらの近傍のラマンピークとLMP値の関係を整理すると、図12に示すような直線関係が得られた。
 図13は、第三実施形態におけるラマンピークの半値幅とLMP値の関係を示す図である。
 図13の縦軸は、ラマンピークの半値幅であり、横軸はLMP値である。144cm-1、258cm-1、321cm-1、463cm-1付近に位置するラマンピークに着目し、これらの近傍のラマンピークの半値幅とLMP値の関係を整理すると、図13に示すような直線関係が得られた。
 図14は、第三実施形態におけるラマンピークの強度比とLMP値の関係を示す図である。
 図14の縦軸は、ラマンピークの強度比であり、横軸はLMP値である。144cm-1のピーク強度と463cm-1のピーク強度の比、144cm-1のピーク強度と635cm-1のピーク強度の比、463cm-1のピーク強度と635cm-1のピーク強度の比に着目し、これらのピーク強度比とLMP値の関係を整理すると、図14に示すような直線関係が得られた。
 これら試験片を用いてラマン分光法による測定を行った結果とLMP値との関係を記録する。以上が準備段階の処理である。
 次に、実機のTBC表面温度を推定する。まず、第一~二実施形態と同様に、測定対象とするTBCを入手し、その測定対象TBCに対して、ラマン分光法による測定を行う。次に、測定結果から、測定対象TBCについてのラマンピーク位置、ラマンピーク半値幅、ピーク強度比のうち少なくとも一つを得る。次に、ラマンピーク位置を得た場合であれば、図12で例示した関係性から測定対象TBCのLMP値を得る。同様にラマンピーク半値幅を得た場合は、図13で例示した関係性から測定対象TBCのLMP値を得る。ピーク強度比を得た場合は、図14で例示した関係性から測定対象TBCのLMP値を得る。次に以下の式にガスタービンの運転時間(t)を代入する。
 T×[5+ln(t)]= 図12~図14に基づいて得たLMP値
 ・・・(5)
 式(5)を、Tについて解くと、第三実施形態によるTBC表面温度を求めることができる。
[規則91に基づく訂正 27.10.2015] 
 ところで、T´相の含有量は熱サイクル耐久性と高い相関関係があることが知られている(R.A.Miller.et al.,American Ceramic Society Bulletin,62(12),1355,1983)。この性質と、第一~三実施形態のT´相の含有量の測定方法を利用すると高温部材10の劣化判定を行うことができる。
 例えば、実機と同じ母材の上に、実機と同じTBCを形成した耐熱試験用の試験片を用意し、この試験片に実機のタービン部材と同様の熱負荷を与えて、試験片の劣化度を調べる。例えば、日本国特許第4388466号公報には、試験片のTBC側をレーザ光によって加熱し、試験片の裏側(TBCが施された側と反対側)の母材を冷却ガスで冷却するレーザ式熱サイクル試験装置によって、試験片に所定の熱負荷を繰り返し与え、TBCの剥離が生じた時点での繰り返し回数を熱サイクル寿命として評価する方法が記載されている。この方法を利用して、例えば、耐熱試験用の試験片に、TBCの剥離が生じるまで繰り返し熱負荷を与える。このとき、所定回数ごとに、第一実施形態と同様に、この試験片に対してX線回折法及びリートベルト解析を行って試験片のTBCに含まれるT´相の含有量を求める。あるいは、第二実施形態と同様にして、この試験片のTBCに対するラマン分光法の測定結果とステップS16で得た関係式とを用いて、試験片のTBCに含まれるT´相の含有量を求める。また、TBCの剥離が生じたときの繰り返し回数から、繰り返し回数と劣化度との関係を定義し(例えば、100回でTBCが剥離したとすると、50回では劣化度50%とするなど)、そして、T´相の含有量と劣化度との対応関係を記録する。
 次に、実機から測定対象とするTBCを入手し、第一実施形態又は第二実施形態と同様の方法で、測定対象TBCのT´相の含有量を算出する。すると、予め耐熱試験用の試験片を用いて作成したT´相の含有量と劣化度との対応関係に基づいて、実機のタービン部材の劣化度合いを判定することができる。
 なお、第一~三実施形態では、トップコート層14の材料としてYSZを例に説明を行ったがこれに限定されない。他にもジルコニア(ZrO)を部分安定化することができる酸化物(MgO、CaOなどのアルカリや、Sc、Yなどの軽希土や、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luなどの重希土)を1種類、または2種類以上含む安定化ジルコニア(例えばYbSZなど)であってもよい。
 その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。なお、トップコート層14の試験片は、試験用部材の一例である。測定対象TBCは、測定用部材の一例である。
 上述した温度推定方法によれば、高温部材の表面温度を推定することができる。
 1   タービン翼
 10  高温部材
 11  母材
 12  遮熱コーティング層
 13  ボンドコート層
 14  トップコート層
 

Claims (7)

  1.  高温部材の表面に形成されたコーティング層に含まれる準安定正方相の含有量をX線回折法又はラマン分光法によって測定し、測定した前記準安定正方相の含有量に基づいて、前記高温部材の表面温度を推定する温度推定方法。
  2.  定められた複数の加熱温度ごとに定められた複数の加熱時間、加熱処理を行った複数の前記コーティング層の試験用部材についてX線回折法によって測定した回折結果のそれぞれと、予め準安定正方相と正方相と立方相との含有量が既知である部材に対するX線回折法による回折結果をリートベルト解析して前記複数の試験用部材それぞれに含まれる準安定正方相の含有量を算出し、それぞれの前記試験用部材に対応する加熱温度及び加熱時間及び準安定正方相の含有量のデータを蓄積し、前記蓄積したデータに基づいて、前記試験用部材に対する加熱時間と加熱温度と準安定正方相の含有量との関係式を算出するステップと、
     所定の温度以上の加熱温度で加熱処理を行った前記コーティング層の測定用部材であって、前記加熱処理における加熱時間が既知である場合に、前記測定用部材のX線回折法による回折結果と、予め準安定正方相と正方相と立方相との含有量が既知である部材についてのX線回折法による回析結果をリートベルト解析して、前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量を算出するステップと、
     前記測定用部材の加熱時間と、前記算出した前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量と、前記関係式に基づいて前記測定用部材の加熱温度を算出するステップ、
     を有する請求項1に記載の温度推定方法。
  3.  定められた複数の加熱温度ごとに定められた複数の加熱時間、加熱処理を行った複数の前記コーティング層の試験用部材についてX線回折法によって測定した回折結果のそれぞれと、予め準安定正方相と正方相と立方相との含有量が既知である部材に対するX線回折法による回折結果をリートベルト解析して前記複数の試験用部材それぞれに含まれる準安定正方相の含有量を算出し、それぞれの前記試験用部材に対応する加熱温度及び加熱時間及び準安定正方相の含有量のデータを蓄積し、前記蓄積したデータに基づいて、前記試験用部材に対する加熱時間と加熱温度と準安定正方相の含有量との関係式を算出するステップと、
     前記複数の試験用部材をラマン分光法によって測定した結果のスペクトルの特徴量と、前記算出した試験用部材のそれぞれに含まれる準安定正方相の含有量との相関関係を算出するステップと、
     所定の温度以上の加熱温度で加熱処理を行った前記コーティング層の測定用部材であって、前記加熱処理における加熱時間が既知である場合に、前記測定用部材をラマン分光法によって測定して得たスペクトルの特徴量と、前記相関関係に基づいて、前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量を算出するステップと、
     前記測定用部材の加熱時間と、前記算出した前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量と、前記関係式に基づいて前記測定用部材の加熱温度を算出するステップ、
     を有する請求項1に記載の温度推定方法。
  4.  前記関係式は、準安定正方相の分解量と加熱時間の1/4乗とが直線関係であることに基づく、
     請求項2又は請求項3に記載の温度推定方法。
  5.  高温部材の表面に形成されたコーティング層に含まれる準安定正方相の含有量を測定する方法であって、
     所定の温度以上の加熱温度で加熱処理を行った前記コーティング層の測定用部材についてX線回折法によって測定した回折結果のそれぞれと、予め準安定正方相と正方相と立方相との含有量が既知である部材に対するX線回折法による回折結果をリートベルト解析して前記複数の測定用部材それぞれに含まれる準安定正方相の含有量を算出するステップを有する、
     準安定正方相の含有量測定方法。
  6.  高温部材の表面に形成されたコーティング層に含まれる準安定正方相の含有量を測定する方法であって、
     定められた複数の加熱温度ごとに定められた複数の加熱時間、加熱処理を行った複数の前記コーティング層の試験用部材についてX線回折法によって測定した回折結果のそれぞれと、予め準安定正方相と正方相と立方相との含有量が既知である部材に対するX線回折法による回折結果をリートベルト解析して前記複数の試験用部材それぞれに含まれる準安定正方相の含有量を算出するステップと、
     前記複数の試験用部材をラマン分光法によって測定した結果のスペクトルの特徴量と、前記算出した試験用部材のそれぞれに含まれる準安定正方相の含有量との相関関係を算出するステップと、
     所定の温度以上の加熱温度で加熱処理を行った前記コーティング層の測定用部材であって、前記加熱処理における加熱時間が既知である場合に、前記測定用部材をラマン分光法によって測定して得たスペクトルの特徴量と、前記相関関係に基づいて、前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量を算出するステップ、
     を有する準安定正方相の含有量測定方法。
  7.  請求項5又は請求項6に記載の準安定正方相の含有量測定方法によって前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量を算出し、
     前記測定用部材に含まれる準安定正方相の含有量と前記高温部材の劣化度との予め定められた対応関係に基づいて、前記高温部材の劣化度を算出する、
     劣化判定方法。
PCT/JP2015/053233 2014-11-12 2015-02-05 高温部材の温度推定方法、準安定正方相の含有量測定方法、劣化判定方法 WO2016075953A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580000769.6A CN105793683B (zh) 2014-11-12 2015-02-05 高温部件的温度推断方法、亚稳四方相的含量测定方法及劣化判定方法
EP15790022.6A EP3220115B1 (en) 2014-11-12 2015-02-05 Temperature estimation method for high-temperature member, metastable tetragonal phase content measurement method, and degradation determination method
US14/892,090 US20160349115A1 (en) 2014-11-12 2015-02-05 Temperature estimation method of high temperature member, content estimation method of tetragonal-prime phase, and deterioration determination method
KR1020157032853A KR101814267B1 (ko) 2014-11-12 2015-02-05 고온 부재의 온도 추정 방법, 준안정 정방상의 함유량 측정 방법, 열화 판정 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014229619A JP5968401B2 (ja) 2014-11-12 2014-11-12 高温部材の温度推定方法、準安定正方相の含有量測定方法、劣化判定方法
JP2014-229619 2014-11-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016075953A1 true WO2016075953A1 (ja) 2016-05-19

Family

ID=55954053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/053233 WO2016075953A1 (ja) 2014-11-12 2015-02-05 高温部材の温度推定方法、準安定正方相の含有量測定方法、劣化判定方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160349115A1 (ja)
EP (1) EP3220115B1 (ja)
JP (1) JP5968401B2 (ja)
KR (1) KR101814267B1 (ja)
CN (1) CN105793683B (ja)
WO (1) WO2016075953A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3462150A1 (en) * 2017-09-27 2019-04-03 Rolls-Royce Corporation Temperature determination using radiation diffraction
CN111577396B (zh) * 2019-02-15 2024-06-07 浙江大学 透平以及具有该透平的布雷顿循环
RU2771440C1 (ru) * 2021-07-14 2022-05-04 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ детектирования температуры стеклования наноразмерных полимерных материалов и термоплазмонный нагреватель для реализации способа
CN113702565B (zh) * 2021-08-23 2022-06-21 北京科技大学 原位测试金属燃烧敏感性特征的方法及***

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07280798A (ja) * 1994-04-13 1995-10-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 炭素含有金属材料の加熱温度または加熱時間推定法
JP2002039971A (ja) * 2000-07-19 2002-02-06 Tosoh Corp X線回折パターンによるジルコニア結晶相割合の簡易定量法
JP2003004549A (ja) * 2001-06-18 2003-01-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高温部材の温度推定方法
JP2003074376A (ja) * 2001-08-31 2003-03-12 Central Res Inst Of Electric Power Ind 遮熱コーティングの温度推定方法
JP2009139189A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 温度測定方法及び温度測定用材料
JP4388466B2 (ja) 2004-12-27 2009-12-24 三菱重工業株式会社 ガスタービン、遮熱コーティング材、その製造方法及びタービン部材
JP2012137242A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高温部材の温度推定方法及び高温部材の寿命判定方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US913605A (en) * 1908-10-23 1909-02-23 Arthur G Yates Seed-box.
US7763371B2 (en) * 2005-04-05 2010-07-27 Howmet Corporation Solid oxide fuel cell electrolyte and method
US20070259052A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Shire International Licensing B.V. Assay for lanthanum hydroxycarbonate
US20130189531A1 (en) * 2010-03-29 2013-07-25 Rolls-Royce Corporation Multilayer cmas-resistant barrier coatings
US20140199163A1 (en) * 2011-03-09 2014-07-17 Rolls-Royce Corporation- Abradable layer including a low thermal conductivity composition
US20140072816A1 (en) * 2011-03-23 2014-03-13 Rolls-Royce Corporation Bond layers for ceramic or ceramic matrix composite substrates
WO2014160245A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-02 Rolls-Royce Corporation Directed vapor deposition of environmental barrier coatings
EP3199507A1 (en) * 2016-01-29 2017-08-02 Rolls-Royce Corporation Plasma spray physical vapor deposition deposited multilayer, multi-microstructure environmental barrier coating

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07280798A (ja) * 1994-04-13 1995-10-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 炭素含有金属材料の加熱温度または加熱時間推定法
JP2002039971A (ja) * 2000-07-19 2002-02-06 Tosoh Corp X線回折パターンによるジルコニア結晶相割合の簡易定量法
JP2003004549A (ja) * 2001-06-18 2003-01-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高温部材の温度推定方法
JP3519703B2 (ja) 2001-06-18 2004-04-19 三菱重工業株式会社 高温部材の温度推定方法
JP2003074376A (ja) * 2001-08-31 2003-03-12 Central Res Inst Of Electric Power Ind 遮熱コーティングの温度推定方法
JP4388466B2 (ja) 2004-12-27 2009-12-24 三菱重工業株式会社 ガスタービン、遮熱コーティング材、その製造方法及びタービン部材
JP2009139189A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 温度測定方法及び温度測定用材料
JP2012137242A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高温部材の温度推定方法及び高温部材の寿命判定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
R. A. MILLER ET AL., AMERICAN CERAMIC SOCIETY BULLETIN, vol. 62, no. 12, 1983, pages 1355

Also Published As

Publication number Publication date
EP3220115B1 (en) 2022-03-23
CN105793683A (zh) 2016-07-20
JP2016095144A (ja) 2016-05-26
CN105793683B (zh) 2019-03-26
KR20160069505A (ko) 2016-06-16
EP3220115A1 (en) 2017-09-20
KR101814267B1 (ko) 2018-01-02
US20160349115A1 (en) 2016-12-01
EP3220115A4 (en) 2019-02-13
JP5968401B2 (ja) 2016-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016075953A1 (ja) 高温部材の温度推定方法、準安定正方相の含有量測定方法、劣化判定方法
Lughi et al. High temperature aging of YSZ coatings and subsequent transformation at low temperature
Xu et al. Novel thermal barrier coatings based on La2 (Zr0. 7Ce0. 3) 2O7/8YSZ double-ceramic-layer systems deposited by electron beam physical vapor deposition
US6730918B2 (en) Apparatus for determining past-service conditions and remaining life of thermal barrier coatings and components having such coatings
Wan et al. Fracture characteristics of freestanding 8 wt% Y2O3–ZrO2 coatings by single edge notched beam and Vickers indentation tests
Selcuk et al. Analysis of the Cr3+ luminescence spectra from thermally grown oxide in thermal barrier coatings
Krogstad et al. In situ diffraction study of the high‐temperature decomposition of t′‐zirconia
Feist et al. Off-line temperature profiling utilizing phosphorescent thermal history paints and coatings
Zhang et al. Mechanical properties and thermal cycling behavior of Ta2O5 doped La2Ce2O7 thermal barrier coatings prepared by atmospheric plasma spraying
Eldridge et al. Surface temperature measurements from a stator vane doublet in a turbine afterburner flame using a YAG: Tm thermographic phosphor
Rabhiou et al. Oxidation of divalent rare earth phosphors for thermal history sensing
Fouliard et al. Phosphor thermometry instrumentation for synchronized acquisition of luminescence lifetime decay and intensity on thermal barrier coatings
Torres et al. Degradation mechanisms and non-linear thermal cycling effects in a high-temperature light-absorber coating
Mao et al. In situ characterizations of mechanical behaviors of freestanding (Gd0. 9Yb0. 1) 2Zr2O7 coatings by bending tests under different temperatures based on digital image correlation
EP2031361B1 (de) Verfahren zur Kennzeichnung und zur Bestimmung der Betriebsdauer eines Bauteils mit einer Wärmedämmschicht
Pilgrim et al. Photoluminescence for quantitative non-destructive evaluation of thermal barrier coating erosion
Zhu et al. Study of the effect of laser treatment on the initial oxidation behaviour of Al‐coated NiCrAlY bond‐coat
Patel et al. Cyclic furnace testing and life predictions of thermal barrier coating spallation subject to a step change in temperature or in cycle duration
Pilgrim et al. Thermal history sensors for non-destructive temperature measurements in harsh environments
Heyes et al. Optical nondestructive condition monitoring of thermal barrier coatings
JP4716328B2 (ja) 遮熱コーティングの寿命管理方法
KR101326891B1 (ko) 열차폐 코팅의 건전성 평가 방법
Loganathan et al. Toughness evolution in Gd-and Y-stabilized zirconia thermal barrier materials upon high-temperature exposure
Stenders et al. Sol-gel deposited thermographic phosphors as possible thermal history coatings
Rossmann Analysis of residual stress and damage mechanisms of thermal barrier coatings deposited via PS-PVD and EB-PVD

Legal Events

Date Code Title Description
REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015790022

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015790022

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157032853

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14892090

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15790022

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE