Fonksiyonel derecelendirilmiş Al2O3/CYSZ termal bariyer kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Termal bariyer kaplamalar (TBK) uçak ve endüstriyel gaz türbin motorların yanma odası, türbin kanatçığı, yönlendirici gibi bazı yüksek sıcaklığa maruz kalan parçalarda metalik altlığı korumak, termal yalıtımı sağlamak ve verimliliği arttırmak amacıyla kullanılmaktadır. TBK sistemleri temel görevi altlık metali üzerine etkiyen sıcaklığı düşürmek amacıyla uygulanan seramik üst katman, altlık ile seramik üst katman arasındaki termal genleşme katsayısı (CTE) uyumsuzluklarını azaltan metalik bağ katmanından (MCrAlY) meydana gelir. Bu çalışmada seramik üst katman malzemesi olarak CYSZ (seryum-itriya stabilize zirkonya) ve Al2O3 tozları kullanılarak tek katmanlı CYSZ, çift katmanlı CYSZ / Al2O3 ve 4, 8 ve 12 katmanlı fonksiyonel derecelendirilmiş (FD) termal bariyer kaplamalar üretilmiştir. Altlık malzemesi üzerine HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) prosesi ile bağlanma katmanı (NiCoCrAlY) kaplanmıştır. Seramik üst katman üretilmesi için APS (Atmospheric Plasma Spraying) prosesi kullanılmıştır. Üretilen numunelere mikroyapı karakterizasyonu, ısıl iletkenlik testi, ısıl çevrim dayanımı testi ve yapışma mukavemeti testi yapılmıştır.

Thermal barrier coatings (TBCs) are used for the purpose of protection metallic substrate, provide thermal insulation and increase the efficiency of combustor, turbine blades and vanes of aircraft and industrial engines. The ceramic coat in TBC systems supplies reduce in temperature influencing metal substrate surface. In addition, bond coat (MCrAlY) which is another component of TBC decreases coefficient of thermal elongation (CTE) mismatch between substrate and ceramic coat. In this study, one layered CYSZ, two-layered CYSZ / Al2O3 and 4, 8, 12 layered functionally graded (FG) thermal barrier coatings were produced as a ceramic topcoat material. The bond coat were applied by HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) process on the substrate material. APS (Atmospheric Plasma Spraying) process was used to produce ceramic topcoat. Microstructure characterization, thermal conductivity measurement, thermal cycle failure test, adhesive strength test were fulfilled.