The application of tumble finishing in surface preparation process for deposition of TBC coatings

• Autorzy: Kotowski S. , Nowotnik A. , Sieniawski J. , Butkiewicz A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2017.1.2

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie obróbki wirowej w procesie przygotowania powierzchni próbek do wytwarzania warstw TBC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Thermal barrier coatings (TBC) are widely used for protection of turbine blades against aggressive thermomechanical and chemical degradation during operation in hot section of aircraft engine. Quality and properties of TBC coating is strictly related to preparation of substrate material (grinding, and rounding off edges, polishing and cleaning). In the article, tumble finishing as method for surface preparation before deposition of thermal barrier coatings has been described. The process was performed for different types of ceramic feedstock and base material in order to obtain homogeneous roughness. Tumbling was carried out using centrifugal polishing machine. The research was divided into three stages. The first one consisted in investigation of the influence of rotational velocity and water flow, on the course of tumbling process. Afterwards, proper type of ceramic feedstock has been selected. During the last stage, ready-to-use recipes for polishing of samples made of for CMSX–4, Inconel® 718 and stainless steel 1.4016 were developed.

PL

W artykule przedstawiono procedurę wytwarzania powłokowych barier cieplnych (TBC) na przykładzie łopatki turbiny stosowanej jako element konstrukcji części gorącej silnika lotniczego. Opisano proces odlewania łopatki wykonanej z nadstopu niklu CMSX- 4, procedurę przygotowania powierzchni, obróbkę cieplną oraz metody wytwarzania dwuwarstwowej powłoki TBC; z metaliczną warstwą pośrednią oraz ceramiczną warstwą wierzchnią. Międzywarstwa i warstwa wierzchnia zostały wytworzone w procesie, odpowiednio, chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) oraz fizycznego osadzania z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą wiązki elektronów (EB-PVD). Obróbka wirowa jest jedną z metod przygotowania powierzchni materiału bazowego i międzywarstwy do osadzania warstw powłoki TBC. W trakcie badań wykonano obróbkę wirową dla różnych wartości przepływu wody, prędkości obrotowej komory roboczej (bębna) oraz typów wsadu ceramicznego (geometrii kształtek ceramicznych). Celem badań było opracowanie procedury przygotowania powierzchni próbek wykonanych z nadstopów niklu CMSX–4 i Inconel® 718 oraz stali nierdzewnej 1.4016.

Słowa kluczowe

EN

tumbling; tumble finishing; TBC; thermal barrier coatings; surface preparation

PL

powłokowe bariery cieplne; TBC; EB-PVD; obróbka wirowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 38, nr 1
• Strony: 8--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Kotowski S.

• Department of Material Science, Rzeszow University of Technology, Rzeszow

autor

Nowotnik A.

• Department of Material Science, Rzeszow University of Technology, Rzeszow

autor

Sieniawski J.

• Department of Material Science, Rzeszow University of Technology, Rzeszow

autor

Butkiewicz A.

• Department of Material Science, Rzeszow University of Technology, Rzeszow

Bibliografia

• [1] Kotowski S., Góral M., Nowotnik A., Sieniawski J.: Metody komputerowe w inżynierii powłok ochronnych. Część I. Modelowanie procesu natryskiwania plazmowego. Przegląd literatury. Inżynieria Materiałowa 2 (2013) 85÷96.
• [2] Misra A.: Durability challenges for next generation of gas turbine engine materials. NASA Glenn Research Center, Cleveland, OH 44134.
• [3] Harris K., Jacqueline W. B.: Improved single crystal superalloys, CMSX–4 (SLS)[La + Y] and CMSX–486. Superalloys 2004. The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale Pennsylvania (2004) 45÷52.
• [4] Krzysztof K., Szeliga D., Sieniawski J., Onyszko A.: The unidirectional crystallization of metals and alloys (turbine blades). Handbook of Crystal Growth: Bulk Crystal Growth (Second Edition). Elsevier (2014) 413÷457
• [5] Nicholas U. E., Ruckle D. L.: Columnar grain ceramic thermal barrier coatings on polished substrates. Patent US4321310.
• [6] Jang B.-K., Matsubara H.: Surface roughness and microstructure of yttria stabilized zirconia EB-PVD coatings. Surface and Coatings Technology 200 (2006) 4594÷4600.
• [7] Kaysser W. A., Peters M., Fritscher K., Schulz U.: Processing, characterisation and testing of EB-PVD thermal barrier coatings. AGARD-Workshop, Aalborg, Denmark (1997).

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).