JIS H 8453:2018 遮熱コーティングの熱伝導率測定方法

                                                                                   H 8453 : 2018

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 引用規格・・・・[1]
•  3 用語及び定義・・・・[1]
•  4 原理・・・・[3]
•  5 熱拡散率の測定装置・・・・[4]
•  6 試料・・・・[4]
•  6.1 形状及び寸法・・・・[4]
•  6.2 表面処理・・・・[5]
•  7 測定手順・・・・[6]
•  7.1 試料の厚さの測定・・・・[6]
•  7.2 熱拡散率の測定・・・・[6]
•  7.3 比熱容量の測定・・・・[8]
•  7.4 かさ密度の測定・・・・[8]
•  8 BC及びTCの熱伝導率並びにTBCの見掛けの熱伝導率の算出・・・・[9]
•  8.1 BC及びTCの熱伝導率の算出・・・・[9]
•  8.2 TBCの見掛けの熱伝導率の算出・・・・[9]
•  9 報告・・・・[9]
•  9.1 報告事項・・・・[9]
•  9.2 報告選択事項・・・・[9]
•  附属書A(規定)面積熱拡散時間法・・・・[11]
•  附属書B(参考)理論温度上昇曲線の例・・・・[13]
•  参考文献・・・・[16]
•  附属書JA(参考)JISと対応国際規格との対比表・・・・[17]

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――――― [JIS H 8453 pdf 1] ―――――

H 8453 : 2018

まえがき

  この規格は,工業標準化法第14条によって準用する第12条第1項の規定に基づき,一般財団法人大阪
科学技術センター(OSTEC)及び一般財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工
業規格を改正すべきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が改正した日本工
業規格である。これによって,JIS H 8453:2010は改正され,この規格に置き換えられた。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意
を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実
用新案権に関わる確認について,責任はもたない。

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――――― [JIS H 8453 pdf 2] ―――――

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                              H 8453 : 2018

遮熱コーティングの熱伝導率測定方法

Measurement method for thermal conductivity of thermal barrier coatings

序文

  この規格は,2016年に第1版として発行されたISO 18555を基とし,技術的内容を変更して作成した日
本工業規格である。
  なお,この規格で側線又は点線の下線を施してある箇所は,対応国際規格を変更している事項である。
変更の一覧表にその説明を付けて,附属書JAに示す。

1 適用範囲

  この規格は,主にガスタービンの高温部材に用いる,金属のボンドコート及びセラミックスのトップコ
ートからなる遮熱コーティングの,コーティング面に垂直方向の常温における熱伝導率を測定する方法に
ついて規定する。
    注記 この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。
          ISO 18555:2016,Metallic and other inorganic coatings−Determination of thermal conductivity of
              thermal barrier coatings(MOD)
            なお,対応の程度を表す記号“MOD”は,ISO/IEC Guide 21-1に基づき,“修正している”
          ことを示す。

2 引用規格

  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの
引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS B 7502 マイクロメータ
    JIS B 7507 ノギス
    JIS H 7801 金属のレーザフラッシュ法による熱拡散率の測定方法
    JIS H 8401 溶射皮膜の厚さ試験方法
    JIS R 1611 ファインセラミックスのフラッシュ法による熱拡散率・比熱容量・熱伝導率の測定方法
    JIS R 1672 長繊維強化セラミックス複合材料の示差走査熱量法による比熱容量測定方法

3 用語及び定義

  この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS R 1611によるほか,次による。
3.1
遮熱コーティング,TBC(thermal barrier coating)
  燃焼ガスによって,高温部材を構成する基材が,温度上昇することを抑制するために施すコーティング。

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2
H 8453 : 2018
基材の表面に施すボンドコート(以下,BCという。)と,BCに被覆する高融点かつ低熱伝導率のセラミ
ックスを用いたトップコート(以下,TCという。)とからなる(図1参照)。
  以下,基材にBCを被覆した試料をBC試料,基材にTBCを被覆した試料をTBC試料とそれぞれいう。
                トップコート(TC)
                                                                遮熱コーティング(TBC)
                ボンドコート(BC)
                            基材
                              図1−遮熱コーティングの断面の模式図
3.2
見掛けの熱拡散率,αapp(apparent thermal diffusivity)
  BC試料及びTBC試料をそれぞれ単層試料とみなしたときの,コーティング面に垂直方向の試料全体の
熱拡散率(m2/s)。
3.3
正規化した温度上昇,T(t)/ΔT(normalized temperature rise)
  フラッシュ法[1]によるパルス加熱後の試料測定面温度とパルス加熱前の試料測定面温度との差を,試料
測定面が達した最高温度とパルス加熱前の試料測定面温度との差で除した値。次の式による(図2参照)。
                         T(t)   1)
                                (t T0
                           T  Tmax T0
                      ここに,       T1(t) :  パルス加熱後の試料測定面温度
                                        t :  時間
                                       T0 :  パルス加熱前の試料測定面温度
                                     Tmax :  試料測定面が達した最高温度
3.4
温度上昇曲線(temperature-rise curve)
  正規化した温度上昇の時間変化を表示した曲線[図2 b) の太い実線参照]。
3.5
ハーフタイム,t1/2(half rise-time)
  図2 b) の温度上昇曲線において,正規化した温度上昇が0.5まで達するのに要する時間(s)。
3.6
面積熱拡散時間,A(areal heat diffusion time)
  図2 b) において,温度上昇曲線(太い実線),時間0 sにおける縦軸及び最高温度上昇1.0における横軸
で囲むハッチング部分の面積(=A)で示す時間(s)。
3.7
熱拡散時間,τ0(heat diffusion time)

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                                                                                              3
                                                                                   H 8453 : 2018
  試料の加熱面をパルス加熱してから測定面まで熱が拡散し,試料全体の温度が均一になるまでに要する
時間(s)。平板状試料の場合には,次の式による。
                             d2
                          0
                      ここに,      τ0 :  熱拡散時間(s)
                                    d :  試料の厚さ(m)
                                    α :  熱拡散率(m2/s)
                                         正規化した
     パルス    試料                       温度上昇
      加熱                                     1.0
             基材 TBC
                             温度応答
                             測定装置
                                                              A
                                               0.5
                                                0
        加熱面        測定面
                                                                                       時間
                a) フラッシュ法                           b) 理想条件下での温度上昇曲線
                               図2−フラッシュ法及び温度上昇曲線
3.8
TBCの見掛けの熱伝導率,λTBC
  TBC試料において,TBC部分のコーティング面に垂直方向の熱伝導率[W/(mK)]。

4 原理

  基材,BC及びTCの熱伝導率は,熱拡散率,比熱容量及びかさ密度から算出する。熱伝導率を決定する
基本手順を図3に示す。
  基材,BC及びTCの熱拡散率は,3種類の試料(基材試料,BC試料及びTBC試料)を用いて,フラッ
シュ法による温度上昇曲線の測定及び計算によって求める。BC及びTCの熱拡散率は,温度上昇曲線に多
層解析モデルを適用して求める。
  基材,BC及びTCの比熱容量は,JIS R 1672に規定する示差走査熱量法によって求める。基材,BC及
びTCのかさ密度は,試料の質量及び体積から求める。

――――― [JIS H 8453 pdf 5] ―――――

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