この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
この文書の作成に使用された手順と、今後の維持のために意図された手順は、ISO/IEC 指令のPart 1 で説明されています。特に、さまざまな種類の ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令のPart 2 の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)
このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部または全部を特定する責任を負わないものとします。ドキュメントの開発中に特定された特許権の詳細は、序文および/または受信した特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)
このドキュメントで使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、保証を構成するものではありません。
適合性評価に関連する ISO 固有の用語および表現の意味に関する説明、および技術的貿易障壁 (TBT) における ISO の WTO 原則への準拠に関する情報については、次の URL を参照して ください 。
この文書を担当する委員会は、ISO/TC 107, 金属およびその他の無機コーティングです。
序章
遮熱コーティングは高度な材料システムです。それらは一般に、燃焼器、ブレード、火力発電所の発電ガスタービンのベーン、および高温で作動する航空エンジンなど、ニッケルまたはコバルトベースの超合金で作られたホットセクションコンポーネントの表面に適用されます。
これらのコーティングの機能は、耐荷重合金とコーティング表面の間のかなりの温度差に耐えることができる断熱材料を使用することにより、高温で長期間金属部品を保護することです。これらのコーティングは、これらのコンポーネントをシールドすることで高温動作を可能にし、それによってコンポーネントの寿命を延ばします。
熱伝導率は遮熱コーティングの最も重要な特性の 1 つですが、既存の国際規格 (ISO 18755:2005) には、遮熱コーティングの熱伝導に関して、モノリシック セラミックスの熱拡散率を決定する方法しか含まれていません。
1 スコープ
この国際規格は、金属ボンドコートとセラミックトップコートからなる遮熱コーティングの室温でのコーティング表面に垂直な方向の熱伝導率を決定する方法を規定しています。
2 参考文献
以下のドキュメントの全体または一部は、このドキュメントで規範的に参照されており、その適用に不可欠です。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。
- ISO 1463, 金属および酸化物コーティング — コーティングの厚さの測定 — 顕微鏡法
- ISO 18755:2005, ファイン セラミックス (高度なセラミックス、高度なテクニカル セラミックス) — レーザー フラッシュ法によるモノリシック セラミックスの熱拡散率の測定
- EN 821-3, 高度なテクニカル セラミックス — モノリシック セラミックス。熱物性 — Part 3: 比熱容量の決定
- ASTM E1269-11, 示差走査熱量測定による比熱容量の標準試験方法
3 用語と定義
この規格の目的のために、ISO 18755:2005 に記載されている用語と定義、および以下が適用されます。
3.1
遮熱コーティング
結核
金属ボンドコート (BC) とセラミックトップコート (TC) からなる 2 層コーティング。トップコートの外側からコーティングを介して基材への熱伝達を低減します。
図 1 — TBC のセクションの概略図
Key
| 1 | トップコート（TC） |
| 2 | ボンドコート（BC） |
| 3 | 一 |
| 4 | 遮熱コーティング（TBC） |
[出典: ISO 14188:2012, 定義 3.1, 修正]
3.2
見かけの熱拡散率
コーティング面に垂直な方向の試験片 [ボンドコート (BC) 付き基材および遮熱コーティング (TBC) 付き基材] の熱拡散率。
3.3
正規化された温度上昇
T ( t )/ T
| T1 ( t ) | フラッシュ法によるパルス加熱後の試料裏面の温度。 | |
| t | 時間です。 | |
| T0 | パルス加熱前の試料裏面の温度。 | |
| T_ | は試験片裏面の最高温度です。 |
図 2 —理想的な条件下でのフラッシュ法と温度上昇曲線
| a) フラッシュ方式 | b) 理想的な条件での温度上昇曲線 |
Key
| 1 | パルス加熱 | X | 時間 (秒) |
| 2 | 検体 | Y | 正規化された温度上昇T ( t )/ Δ T |
| 3 | 一 | A | 面積熱拡散時間 (秒) |
| 4 | 結核 | ||
| 5 | 前面 | ||
| 6 | 裏面 | ||
| 7 | 赤外線放射計 |
3.4
温度上昇曲線
試験片裏面の規格化温度上昇の経時変化を示す曲線
注記 1:図 2b の太い実線を参照。
3.5
立ち上がり時間の半分
t1/2
温度上昇曲線において正規化された温度上昇が 0.5 に達するのに必要な時間
注記 1:図 2b を参照。
3.6
面積熱拡散時間
A
最大温度上昇の高さでの水平線と温度上昇曲線で囲まれた時間次元の領域
注記 1:図 2b を参照。
3.7
熱拡散時間
τ0
| τ0 | は熱拡散時間 (秒); | |
| d | は試験片の厚さ (m) です。 | |
| a | は熱拡散率(m 2/s)です。 |
注記 1:図 2b を参照。
参考文献
| [1] | ISO 14188:2012, 金属およびその他の無機コーティング — 遮熱コーティングの熱サイクル抵抗および熱衝撃抵抗を測定するための試験方法 |
| [2] | 応答関数法による光パルス加熱後の 1 次元熱拡散の Baba T 解析。 jpn Ｊ．Ａｐｐｌ．物理2009年 4805EB04 |
| [3] | Akoshima M, Tanaka T, Endo S, Baba T, Harada Y, Kojima Y et al et al レーザーフラッシュ法を使用して基板に付着した溶射コーティングの熱拡散率測定。 jpn Ｊ．Ａｐｐｌ．物理2011年 5011RE01 |
| [4] | Takahashi S, Akoshima M, Tanaka T, Endo S, Ogawa M, Kojima Y, et al. Determination of Thermal Conductivity of Thermal Barrier Coatings, Proc.第5回アジアth会議、2012年、pp 11-12 |
| [5] | Araki, N., Makino, A., Ishiguro, T., Mihara, J., An Analytical Solution of Temperature Response in Multilayered Materials, for Transient Methods, International Journal of Thermophysics, 13-3 (1992) pp 515-538. |
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the WTO principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 107, Metallic and other inorganic coatings.
Introduction
Thermal barrier coatings are highly advanced material systems. They are generally applied to surfaces of hot-section components made of nickel or cobalt-based superalloys, such as combustors, blades, vanes of power-generation gas turbines in thermal power plants and aero-engines operated at elevated temperatures.
The function of these coatings is to protect metallic components for extended periods at elevated temperatures by employing thermally insulating materials which can sustain an appreciable temperature difference between load bearing alloys and coating surfaces. These coatings permit the high-temperature operation by shielding these components, thereby extending their lives.
Although thermal conductivity is one of the most important properties of thermal barrier coatings, the existing International Standard (ISO 18755:2005) includes only the method for determining the thermal diffusivity of monolithic ceramics, regarding the heat conduction in thermal barrier coating.
1 Scope
This International Standard specifies the method for determining the thermal conductivities of thermal barrier coatings consisting of metallic bond coats and ceramic top coats, in a direction normal to the coating surface, at room temperature.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
- ISO 1463, Metallic and oxide coatings — Measurement of coating thickness — Microscopical method
- ISO 18755:2005, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Determination of thermal diffusivity of monolithic ceramics by laser flash method
- EN 821-3, Advanced technical ceramics — Monolithic ceramics. Thermophysical properties — Part 3: Determination of specific heat capacity
- ASTM E1269-11, Standard Test Method for Determining Specific Heat Capacity by Differential Scanning Calorimetry
3 Terms and definitions
For the purpose of this standard, the terms and definitions given in ISO 18755:2005 and the following apply.
3.1
thermal barrier coating
TBC
two-layer coating consisting of a metallic bond coat (BC) and a ceramic top coat (TC), in order to reduce heat transfer from outside of the top coat through the coating to the substrate
Figure 1—Diagrammatic view of a section of TBC
Key
| 1 | top coat (TC) |
| 2 | bond coat (BC) |
| 3 | substrate |
| 4 | thermal barrier coating (TBC) |
[SOURCE: ISO 14188:2012, definition 3.1, modified]
3.2
apparent thermal diffusivity
thermal diffusivity of the specimens [substrate with bond coat (BC) and substrate with thermal barrier coating (TBC)] in a direction normal to the coating surface
3.3
normalized temperature rise
T(t)/ΔT
| T1(t) | is temperature of specimen rear surface after pulse heating by a flash method; | |
| t | is time; | |
| T0 | is temperature of the specimen rear surface before pulse heating; | |
| Tmax | is maximum temperature of specimen rear surface. |
Figure 2—Flash method and temperature-rise curve under ideal conditions
| a) Flash method | b) Temperature-rise curve under ideal conditions |
Key
| 1 | pulse heating | X | time (s) |
| 2 | specimen | Y | normalized temperature rise T(t)/ ΔT |
| 3 | substrate | A | areal heat diffusion time (s) |
| 4 | TBC | ||
| 5 | front surface | ||
| 6 | rear surface | ||
| 7 | infrared radiometer |
3.4
temperature-rise curve
curve which shows the variation in the normalized temperature rise of the specimen rear surface with time
Note 1 to entry: See the thick solid line in Figure 2b.
3.5
half rise-time
t1/2
time required for the normalized temperature rise to reach 0,5 in the temperature-rise curve
Note 1 to entry: See Figure 2b.
3.6
areal heat diffusion time
A
area with time-dimension which is bordered by the horizontal line at the height of the maximum temperature-rise and by the temperature-rise curve
Note 1 to entry: See Figure 2b.
3.7
heat diffusion time
τ0
| τ0 | is heat diffusion time (s); | |
| d | is thickness of specimen (m); | |
| α | is thermal diffusivity (m2/s). |
Note 1 to entry: See Figure 2b.
Bibliography
| [1] | ISO 14188:2012, Metallic and other inorganic coatings — Test methods for measuring thermal cycle resistance and thermal shock resistance for thermal barrier coatings |
| [2] | Baba T Analysis of One-dimensional Heat Diffusion after Light Pulse Heating by the Response Function Method. Jpn. J. Appl. Phys. 2009, 4805EB04 |
| [3] | Akoshima M., Tanaka T., Endo S., Baba T., Harada Y., Kojima Y. et al et al., Thermal Diffusivity Measurement for Thermal Spray Coating Attached to Substrate Using Laser Flash Method. Jpn. J. Appl. Phys. 2011, 5011RE01 |
| [4] | Takahashi S., Akoshima M., Tanaka T., Endo S., Ogawa M., Kojima Y. et al et al., Determination of Thermal Conductivity of Thermal Barrier Coatings, Proc. The 5th Asian Thermal Spray Conference, 2012, pp 11-12 |
| [5] | Araki, N., Makino, A., Ishiguro, T., Mihara, J ., An Analytical Solution of Temperature Response in Multilayered Materials, for Transient Methods, International Journal of Thermophysics, 13-3 (1992) pp 515-538. |