AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe thickness of oxide layer increased with the increasing oxidation time. © Afyon Kocatepe Üniversitesi
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Thermal barrier coatings (TBCs) are widely used in aviation industry in order to protect components such as turbine blades and vanes in gas turbine engines from oxidation and corrosion failures occurring by the effect of high temperature and to provide high performance and efficiency in turbines. A TBC system is generally consist of a MCrAlY based metallic bond coat deposited on superalloy substrate and a ceramic topcoat deposited on this bond coat. In this system, the metallic bond coat both provides adhesion of ceramic topcoat on the substrate and protects the substrate material from oxidation and corrosion failures, while the ceramic topcoat provides thermal insulation. In this study, in order to simulate service conditions of gas turbines, CoNiCrAlY based metallic bond coat and yitriya stabilized zirconia (YSZ) topcoat structure were deposited on superalloy substrate by atmospheric plasma spray (APS) technique, and a TBC system was generated. Oxidation tests of the TBC structure were conducted for different time periods at 1000 °C. Microstructural change in TBCs after oxidation were examined using scanning electron microscope (SEM). Thermal grown oxide (TGO) layer formed at bond coat/topcoat interface after oxidation tests. It was seen that an oxide (TGO) layer, which occurs at bond and top coat interface and grows thermally up, forms after oxidation test. The thickness of oxide layer increased with the increasing oxidation time. © Afyon Kocatepe Üniversitesi
Özet
Termal bariyer kaplamalar (TBC), gaz türbin motorlarındaki türbin bıçak ve kanatçıkları gibi parçaları yüksek sıcaklık etkisiyle oluşan oksidasyon ve korozyon hasarlarından korumak ve türbinlerde yüksek performans ve verimlilik sağlanması amacıyla havacılık endüstrisinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Genel olarak bir TBC sistemi; süperalaşım altlık malzeme üzerine üretilen MCrAlY içerikli metalik bir bağ kaplama ve bu kaplamanın üzerine uygulanan seramik bir üst kaplama yapısından meydana gelmektedir. Bu sistemde, seramik esaslı üst kaplama sıcaklık yalıtımı sağlanması görevi görürken, metalik bağ kaplama ise seramik üst kaplamanın yapışmasının sağlamasının yanında altlık malzemeyi de yüksek sıcaklık koşullarında oksidasyon ve korozyon gibi hasarlara karşı korumaktadır. Bu çalışmada, gaz türbin motorlarında servis esnasında gerçekleşen oksidasyon şartlarının görülebilmesi amacıyla Atmosferik Plazma Sprey (APS) tekniği kullanılarak CoNiCrAlY içerikli bir metalik bağ ve itriya ile stabilize edilmiş zirkonya (YSZ) içerikli seramik bir üst kaplama yapısı süper alaşım altlık malzeme üzerine üretilerek bir TBC sistemi oluşturulmuştur. Üretilen TBC yapısının, 1000 °C’de farklı zaman süreçlerinde oksidasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Oksidasyon sonrası TBC’lerdeki mikroyapısal değişim, taramalı elektron mikroskopu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Oksidasyon testleri sonrasında bağ ve üst kaplama ara yüzeyinde meydana gelen ve ısıl olarak büyüyen bir oksit (TGO) tabakasının oluştuğu görülmüştür. Artan oksidasyon süresi sonrasında oluşan oksit tabakasının kalınlığı artış göstermiştir