Degradation of La2Zr2O7thermal barrier coatings

• Autorzy: Mikuśkiewicz M. , Moskal G. , Jasik A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2018.6.3

Warianty tytułu

PL

Degradacja powłokowych barier cieplnych typu La2Zr2O7

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The degradation process of La2Zr2O7 thermal barrier coatings (TBC) was presented in this paper. This system was deposited by air plasma spraying (APS) on AMS5599 alloy and on a NiCrAlY bond-coat. A scope of tests consisting of isothermal oxidation in air atmosphere at 1100°C for 500 h was performed. Detailed microstructural tests were carried out after 2, 10, 48, 175 and 500 hours of exposure. These tests included microstructure evaluation of a ceramic layer in both coating types, while particularly taking into account phenomena, which occur in a TGO (thermally growth oxide) zone. Evaluation of TGO zone growth was worked out and obtained results were compared with data for conventional TBC layers, which were deposited from 8YSZ powders.

PL

W prezentowanym artykule przedstawiono proces degradacji powłok termoizolacyjnych TBC typu La2Zr2O7 Układ ten został wytworzony metodą natrysku plazmowego (APS) na stopie AMS5599 z międzywarstwą NiCrAlY. Zakres badań obejmował statyczne utlenianie próbek w atmosferze powietrza o temperaturze 1100° C przez 500 godzin. Szczegółowe badania mikrostruktury przeprowadzono po 2, 10, 48, 175 i 500 godzinach ekspozycji. Testy te obejmowały ocenę mikrostruktury warstwy ceramicznej obu typów, ze szczególnym uwzględnieniem zjawisk zachodzących w strefie TGO. Dokonano oceny wzrostu strefy TGO, a uzyskane wyniki porównano z danymi dla konwencjonalnych warstw TBC, które zostały osadzone z proszków 8YSZ.

Słowa kluczowe

EN

TBC; La zirconates; degradation; TGO zone

PL

TBC; cyrkoniany lantanu; degradacja; strefa TGO

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 6
• Strony: 155--158
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Mikuśkiewicz M.

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Engineering, 40-019 Katowice, ul. Krasińskiego 8, Poland

autor

Moskal G.

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Engineering, 40-019 Katowice, ul. Krasińskiego 8, Poland

autor

Jasik A.

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Engineering, 40-019 Katowice, ul. Krasińskiego 8, Poland

Bibliografia

• [1] Cao Xueqiang, Robert Vasen, Detler Stover. 2004. „Ceramic materials for thermal barrier coatings”. Journal of the European Ceramic Society 24 : 1-10.
• [2] Funke Claudia, B. Siebert, Robert Vasen, Detler Stover. 1998. „Properties of ZrO2 – 7 wt% Y2O3 Thermal Barrier Coatings in Relation to Plasma Spraying Conditions”. Surface and Coatings Technology 94-95 : 277-284.
• [3] Ghatee Mojtaba, Mohammad H. Shariat, John T. S. Irvine. 2009. „Investigation of electrical and mechanical properties of 3YSZ/8YSZ composite electrolyte”. Solid State Ionics 180 : 57-62.
• [4] Hongsong Zhang, Yan Shuqing, Chen Xiaoge. 2014. „Preparation and thermophysical properties of fluorite-type samarium–dysprosium–cerium oxides”. Journal of the European Ceramic Society 34 : 55-61.
• [5] Liu Zhan-Guo, Wei-Heng Zhang, Jia-Hu Ouyang, Yu Zhou. 2014. „Novel double-ceramic-layer (La0.8Eu0.2)2Zr2O7/YSZ thermal barrier coatings deposited by plasma spraying”. Ceramics International 40 (7) : 11277-11282.
• [6] Ma Kaka, Julie M. Schoenung. 2011. „Isothermal oxidation behavior of cryomilled NiCrAlY bond coat: Homogeneity and growth rate of TGO”. Surface and Coatings Technology 205 : 5178-5185.
• [7] Mikuśkiewicz Marta, Michał Stopyra, Grzegorz Moskal. 2016. „Synthesis and thermal properties of cerium-dysprosium oxide”. Archives of Metallurgy and Materials 61 (2) : 965-969.
• [8] Miller Robert A., James L. Smialek, Ralph G. Garlick. 1981. „Phase Stability in Plasma-Sprayed Partially Stabilized Zirconia-Yttria”. Advances in Ceramics 3 : 241-251.
• [9] Moskal Grzegorz, Marta Mikuśkiewicz. 2013. „Microstructure and thermal conductivity characteristics of Sm2Zr2O7+8YSZ type TBCs”. Defect and Diffusion Forum 336 : 91-96.
• [10] Naumenko D., V. Shemet, L. Singheiser. 2009. „Failure mechanism of bond-coast associated with the formation of the thermally grown oxide”. Journal of Materials Science 44 : 1687-1703.
• [11] Nelson Warren A., Robert M. Orenstein. 1997. „TBC Experience in Land-Based Gas Turbines”. Journal of Thermal Spray Technology 6 : 176-180.
• [12] Price Matthew, Junhan Dong, Xuehon Gu. 2005. „Structural stability of a nanocrystalline YSZ-SDC heterophase system and its effect on the electrical conductivity”. Journal of the American Ceramic Society 88 : 1812-1818.
• [13] Shen Q., L. Yang, Y.C. Zhou, Y.G. Wei, N.G. Wang. 2017. „Models for predicting TGO growth to rough interface in TBCs”. Surface and Coatings Technology 325 : 219-228.
• [14] Van Dijk M. P., De Vries K. J., Burggraaf A. J. 1983. „Oxygen ion and mixed conductivity in compounds with the fluorite and pyrochlore structure”. Solid State Ionics 10 : 913-919.
• [15] Xu Zhenhua, Limin He, Rende Mu, Xinghua Zhong, Yanfei Zhang, Jiangfeng Zhang, Xueqiang Cao. 2009. „Double-ceramic-layer thermal barrier coatings of La2Zr2O7/YSZ deposited by electron beam-physical vapor deposition”. Journal of Alloys and Compounds 473 (1-2) : 509-515.
• [16] Yamamura H., H. Nishino, K. Kakinuma, K. Nomura. 2003. „Electrical conductivity anomaly around fluorite–pyrochlore phase boundary”. Solid State Ionics 158 : 359-365.

Uwagi

This work was supported by the National Science Centre, Poland under grant number 2016/21/D/ST8/01687.

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).