Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The microstructure and thermal properties of Yb2SiO5 coating deposited using APS and PS-PVD methods

Rokicki P., Góral M., Kubaszek T., Dychton K., Drajewicz M., Wierzbińska M., Ochal K.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2022

|

Vol. 114, nr 2

49--57

EN

Purpose: The new ceramic material for Enviromental Barrier Coatings (EBC) on ceramic material was developed. Design/methodology/approach: The ytterbium monosilicate was deposited using two methods: atmospheric plasma spray (APS) and plasma spray physical vapour deposition (PS-PVD). Findings: Obtained coating was characterized by dense structure and columns typically formed in PS-PVD process were not observed. In comparison with APS-deposited coating, in this method, both elements segregation and formation of ytterbium oxide occurred. Research limitations/implications: The further research for production of columnar coatings will be necessary. Practical implications: Developed coatings migh be used for next generations of ceramic materials used for gas turbine and jet engine blades and vanes as a high temperature and corrosion protection. Originality/value: The first time the ytterbium monosilicate was produced bot by APS and LPPS methods.

2

Isothermal Oxidation of Thermal Barrier Coatings Deposited Using LPPS, CVD, and PS-PVD Methods on MAR M247 Nickel Superalloy

Góral Marek, Kubaszek Tadeusz, Pytel Maciej

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2020

|

Vol. 44, nr 1

9--14

EN

The article presents the results of microstructural characterization of newly developed three-layer thermal barrier coating (TBC) after isothermal oxidation test. Bond coats were deposited by the overaluminizing of MCrAlY coating deposited by low-pressure plasma spraying (LPPS) process. The outer ceramic layer of yttria-stabilized zirconia was deposited by the plasma spray physical vapor deposition process. The TBCs with MCrAlY bond coat without aluminizing process was produced by LPPS as well. The isothermal oxidation test at 1,100°C for 1,000 h showed that the thickness of the thermally grown oxides alumina oxide layer on overaluminized bond coats was significantly thinner in comparison with conventional LPPS-sprayed MCrAlY bond coats. The possibility of the presence of NiAl and Ni3Al phases in the outer zone of overaluminized bond coat after the oxidation test was observed.

3

The influence of plasma gases composition and powder feed rate on microstructure of ceramic coatings obtained by plasma spray physical vapour deposition (PS-PVD)

Góral M., Kubaszek T.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2017

|

Vol. 41, nr 2

63--72

EN

The article presents results of research on the influence of the chemical composition of the plasma plume and the powder feed rate on microstructure and thickness of the ceramic coating deposited on IN617 alloy substrate by Plasma Spray Physical Vapour Deposition (PS-PVD) method. There were used three powder feed rates: 2, 10 and 30 g/min and five different compositions of plasma gas (Ar, He, H2 and O2). Current – 2200 A, a sample rotation speed – 20 RPM and pressure inside of chamber – 150 Pa was fixed. The results showed that it is possible to deposit ceramic layer with lamellar and columnar structure, depends on process parameters. Columnar structure, characteristic for the PS-PVD process, is possible to obtain when the energy of plasma plume is sufficient for evaporating ceramic powder and deposit in on the substrate. The columnar-like structure coatings were obtained in the process with the highest amount of He – 60 dm3/min and lower values of powder feed rate – 2 and 10 g/min. Such effect was observed independently from the additional flow of H2 and O2. The columnar-like structure was possible to deposit also with 30 g/min feed rate. However, evaporation of ceramic powder occurred only in the process with only Ar and He in mixture – respectively 35 and 60 dm3/min and with addition only 2 dm3/min O2 to it. Nevertheless, inside the structure a lot of unmelted particles was visible.

PL

W pracy ustalono wpływ składu chemicznego mieszaniny gazów plazmotwórczych i natężenia przepływu proszku na budowę warstwy ceramicznej na podłożu nadstopu niklu IN-617. Warstwy wytworzono w procesie fizycznego osadzania z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą palnika plazmowego (Plasma Spray Physical Vapour Deposition – PS-PVD). Przyjęto natężenie przepływu proszku: 2, 10 i 30 g/min oraz różny skład chemiczny mieszaniny gazów plazmotwórczych (Ar, He, H2 i O2). Stosowano natężenie prądu palnika – 2200 A, prędkość obrotową stołu – 20 obr/min oraz ciśnienie w komorze roboczej – 150 Pa. Analiza wyników badań pozwoliła ustalić, że proces fizycznego osadzania z fazy gazowej z odparowaniem w strumieniu plazmy umożliwia wytworzenie warstwy ceramicznej o budowie lamelarnej i kolumnowej. Budowę kolumnową warstwy, charakterystyczną dla procesu PS-PVD, uzyskano dla energii strumienia plazmy zapewniającej odparowanie podawanego proszku. Warstwy takie wytworzono przy dużym natężeniu przepływu He – 60 dm3/min i małej wartości natężenia przepływu proszku – 2 i 10 g/min. Efekt ten obserwowano niezależnie od natężenia przepływu H2 oraz O2. Budowa kolumnowa warstwy możliwa jest również do wytworzenia przy największym natężeniu przepływu proszku – 30 g/min. Odparowanie i osadzenie warstwy ceramicznej stwierdzono tylko dla mieszaniny Ar + He o natężeniu przepływu – odpowiednio 35 i 60 dm3/min oraz dla mieszaniny Ar +He z dodatkowym wprowadzeniem tlenu O2 o natężeniu przepływu – 2 dm3/min. Wytworzone warstwy cechowały się wówczas występowaniem nieodparowanych cząstek proszku.

4

Wpływ warunków natryskiwania plazmowego LPPS oraz PS-PVD na mikrostrukturę warstw NiCoCrAlY oraz YSZ

Góral M., Kotowski S., Kubaszek T., Dychtoń K., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

691--694

PL

Natryskiwanie plazmowe w warunkach obniżonego ciśnienia (Low Pressure Plasma Spraying – LPPS) oraz osadzanie warstw z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą palnika plazmowego (Plasma Spray – Physical Vapour Deposition – PS-PVD) to jedne z najbardziej zaawansowanych metod wytwarzania warstwy przejściowej oraz warstwy ceramicznej powłokowych barier cieplnych (Thermal Barrier Coating – TBC). Warstwy na osnowie wieloskładnikowego stopu typu NiCoCrAlY otrzymane metodą LPPS charakteryzuje mała ilość tlenków, dlatego mogą być zastosowane jako warstwa przejściowa w powłokach TBC. Metoda PS-PVD umożliwia odparowanie materiału – w szczególności materiałów ceramicznych, takich jak tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru (Yttria Stabilized Zirconia – YSZ), uzyskując warstwy o strukturze kolumnowej stosowane w powłokach TBC. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury warstw typu NiCoCrAlY wytworzonych z proszku AMDRY 997 oraz warstw ceramicznych YSZ wytworzonych z proszku METCO 6700 na podłożu żarowytrzymałego stopu niklu typu Inconel 617. Badania przeprowadzono, stosując mikroskopię świetlną i elektronową. Oceniono wpływ parametrów procesów LPPS oraz PS-PVD na mikrostrukturę i grubość otrzymanych warstw NiCoCrAlY i warstw ceramicznych. Uzyskane wyniki wskazują, że warstwę przejściową typu NiCoCrAlY i warstwę ceramiczną cechują właściwości umożliwiające stosowanie ich w powłokowych barierach cieplnych. Słowa kluczowe: natryskiwanie plazmowe w warunkach obniżonego ciśnienia LPPS, osadzanie warstw z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą palnika plazmowego PS-PVD, warstwa na osnowie wieloskładnikowego stopu typu NiCoCrAlY, warstwa ceramiczna YSZ.

EN

In this work an advanced technology of Thermal Barrier Coatings (TBC) deposition called Low Pressure Plasma Spraying (LPPS) and Plasma Spray – Physical Vapour Deposition (PS-PVD) was described. The LPPS technology enables the deposition MCrAlY coatings without oxides, widely used as a metallic bond coat in TBC. The PS-PVD technology enables vaporization of ceramic materials such as Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) and deposition of columnar microstructure. NiCoCrAlY coatings was deposited from AMDRY 997 powder and YSZ coatings was deposited from METCO 6700 powder on the Inconel 617 substrate. The influence of a set LPPS and PS-PVD process condition on the properties of the deposited coatings has been described. The measurement of coating thickness was conducted by light microscopy method and statistical analysis was done as well. The results shows that NiCoCrAlY bond coat and YSZ deposited by LPPS and PS-PVD method have the appropriate properties and can be used in TBC.

5

Nowoczesne technologie wytwarzania powłokowych barier cieplnych w Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego

Sieniawski J., Kubiak K., Filip R., Góral M., Nowotnik A.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

734-737

PL

Dynamiczny rozwój lotnictwa cywilnego i wymagania dotyczące ochrony środowiska determinują rozwój zaawansowanych silników turbowentylatorowych o większych osiągach i mniejszym zużyciu paliwa. Jedną z możliwości sprostania tym wymaganiom jest podwyższenie temperatury pracy silnika. Wymaga to modyfikacji konstrukcji oraz zastosowania zaawansowanych materiałów na łopatki turbin oraz ochronnych warstw żaroodpornych. Najczęściej do ochrony powierzchni łopatek turbin są stosowane wielowarstwowe powłokowe bariery cieplne (TBC). Warstwę wewnętrzną - międzywarstwę - chroniącą przed oddziaływaniem korozyjnym spalin, stanowią dyfuzyjne warstwy aluminidkowe modyfikowane platyną lub warstwy złożone z wieloskładnikowych stopów typu MeCrAlY wytwarzane metodami fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD). Warstwa zewnętrzna zwykle jest złożona z tlenku cyrkonu stabilizowanego tlenkiem itru osadzanych metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą wiązki elektronów (Electron Beam Physical Vapour Deposition, EB-PVD). W pracy przedstawiono nowoczesne metody wytwarzania powłok rozwijane w Uczelnianym Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego Politechniki Rzeszowskiej (LBMPL). Obecnie prowadzone są w laboratorium badania nad wytwarzaniem dyfuzyjnych warstw aluminidkowych modyfikowanych hafnem oraz cyrkonem. Warstwy te powstają w procesie chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD). Jednocześnie są realizowane prace badawcze dotyczące modyfikowania platyną i palladem warstw aluminidkowych wytwarzanych metodą CVD. Stanowią one warstwy pośrednie dla warstw ceramicznych osadzanych metodami EB-PVD i LPPS-Thin Film. Badania doświadczalne są realizowane za pomocą urządzenia EB-PVD typu Smart Coater firmy ALD. Stanowi ono prototypowe rozwiązanie, pozwalające na wytwarzanie powłok ceramicznych na małej liczbie elementów konstrukcyjnych, np. łopatek turbin w celach badawczych. Inną rozwijaną technologię stanowi proces natryskiwania plazmowego pod obniżonym ciśnieniem cienkich warstw (LPPS Thin Film) opracowany przez firmę Suzler Metco. Cechą unikatową urządzenia LPPS-Thin Film jest możliwość odparowania cząstek proszku ceramicznego w strumieniu plazmy. Obniżenie ciśnienia oraz obecność fazy gazowej pozwala na uzyskanie warstw o budowie kolumnowej, o większej odporności na pękanie, charakterystycznych dla procesu EB-PVD. Jednocześnie w laboratorium są prowadzone badania odporności na utlenianie izotermiczne i cykliczne, korozję siarkową, odporność erozyjną, w tym w wysokiej temperaturze oraz oceny stopnia oddziaływania wytworzonych powłokowych barier cieplnych na właściwości mechaniczne materiału podłoża.

EN

Dynamic development of civil aviation and the requirements concerning the environment protection determine the development of advanced turbofans, characterized by better performance and lower fuel consumption. The increase of engine service temperature is one of possibilities to achieve this goal. It requires the modification of its construction and the application of advanced materials for turbine blades and the usage of protective and high temperature resistant coatings. The mulitlayer Thermal Barrier Coatings (TBC) are most often used for protection of turbine blades surface. The diffusion, platinum modified aluminide coatings or the MeCrAlY layers consisting of multicomponent alloys obtained with methods of physical vapour deposition (PVD) constitute the inner layer (bond-coat) which protects against the corrosive influence of exhaust gases. The outer layer consisting, in most cases, of yttrium oxide stabilized zirconium oxide deposited with method of physical vapour deposition, involves vaporization with a use of electron beam (Electron Beam Physical Vapour Deposition, EB-PVD). The modern techniques of coating deposition, developed in the Research and Development Laboratory for Aerospace Materials (LBMPL) at Rzeszow University of Technology are introduced in this paper. In the laboratory, there is currently a research on obtaining the diffusion hafnium or zirconium modified aluminide layer being conducted. Those layers are formed during the process of chemical vapour deposition (CVD). Simultaneously, one conducts a research on modifying of aluminide layers with platinum and palladium during the CVD process. They have an application as the bond-coats for ceramic layer deposited by EB-PVD i LPPSThin Film method. The experimental research are realized with a use of ALD Smart Coater EB-PVD device. It is the prototype machine, which allows to create, for scientific purposes, the ceramic coating on a small amount of construction elements i.e. turbine blades. The plasma spraying process under low pressure (LPPS Thin Film) developed by Sulzer Metco company is the alternative process for creating layers. The unique property of LPPS-Thin Film device is the possibility of ceramic powder particles vaporization in the plasma jet. Decrease of pressure and existence of gas phase are the factors that allow to form layer with columnar structure, that have better crack resistance and are characteristic for the EB-PVD process. Simultaneously, one conducts in the laboratory a research on isothermal oxidation resistance, sulfur corrosion resistance, erosion resistance (also for high temperature) and on assessment of influence of Thermal Barrier Coatings on the mechanical properties of base material.