PL
 |
EN
Preferencje help
Polish version English version Język
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 41

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  TBC
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
1
Content available Numerical simulations of temperature and stress distribution in thermal barrier coatings in the context of differences in input data values – external ceramic layer
Jasik Anna
Ochrona przed Korozją
|
2023
|
nr 8
247--252
EN
The article presents the research results on the impact of differences in input data values concerning materials used in thermal barrier coating systems on the results of simulations using the finite element method of temperature distribution and Huber-Mises equivalent stresses. Literature data on basic physical quantities important from the point of view of modelling, i.e. thermal conductivity coefficient, linear expansion coefficient, specific heat, density, Poisson fraction and Young’s modulus, were reviewed. It has been shown that the data is characterised by a very wide range of values, which makes the issue of the final simulation results debatable. The study performed a simple statistical analysis of the available data for the 8YSZ compound, using the minimum, maximum, mean, and median values to simulate deadness. It was found that the results of the obtained simulations with the use of these data differ fundamentally from each other.
PL
Symulacje numeryczne rozkładu temperatury oraz stanu naprężeń w powłokowych barierach cieplnych w kontekście różnic w wartościach danych wejściowych – warstwa ceramiczna W artykule przedstawiono wyniki badań nad wpływem różnic w wartościach danych wejściowych dotyczących materiałów używanych w systemach powłokowych barier cieplnych na wyniki symulacji metodą elementów skończonych rozkładu temperatury i naprężeń zastępczych Hubera-Misesa. Dokonano przeglądu danych literaturowych na temat podstawowych wielkości fizycznych istotnych z punktu widzenia modelowania, tj. współczynnika przewodnictwa cieplnego, współczynnika rozszerzalności liniowej, ciepła właściwego, gęstości, ułamka Poissona oraz modułu Younga. Wykazano, że dane charakteryzują się bardzo dużym rozrzutem wartości, co sprawia, że finalne wyniki symulacji są dyskusyjne. W badaniach przeprowadzono prostą analizę statystyczną dostępnych danych dotyczących związku 8YSZ, wykorzystując do symulacji wartości minimalne, maksymalne, średnią i medianę. Stwierdzono, że uzyskane wyniki symulacji z użyciem tych danych różnią się od siebie w sposób zasadniczy.
2
Content available Numerical simulations of temperature and stress distribution in thermal barrier coatings in the context of differences in input data values – bond coat and substrate materials
Jasik Anna
Ochrona przed Korozją
|
2023
|
nr 9
288--294
EN
The article presents the research results on the impact of differences in input data values concerning materials used in thermal barrier coating systems on the results of the finite element method (FEM) simulation of temperature distribution and Huber-Mises equivalent stresses. This article focuses on the material parameters characterizing the intermediate layer and the base material. It was shown that, as in the case of the 8YSZ ceramic layer, the data are characterized by a very wide scatter of values. It was found that the results of the simulations obtained with the use of these data differ significantly from each other, depending on the adopted reference point, i.e. whether minimum, maximum, median or average values were adopted for the simulation. Therefore, considering the total differences in simulations resulting from the scattering of input data for the substrate material, interlayer and ceramic layer, it should be stated that it is possible to obtain virtually any simulation result.
PL
Symulacje numeryczne rozkładu temperatury oraz stanu naprężeń w powłokowych barierach cieplnych w kontekście różnic w wartościach danych wejściowych – warstwa pośrednia i materiał podłoża W artykule przedstawiono wyniki badań nad wpływem różnic w wartościach danych wejściowych dotyczących materiałów używanych w systemach powłokowych barier cieplnych na wyniki symulacji metodą elementów skończonych (MES) rozkładu temperatury i naprężeń zastępczych Hubera-Misesa. Skupiono się na parametrach materiałowych charakteryzujących warstwę pośrednią oraz materiał podłoża. Wykazano, że tak jak w przypadku warstwy ceramicznej 8YSZ dane charakteryzują się bardzo szerokim rozrzutem wartości. Stwierdzono, że wyniki symulacji z użyciem tych danych różnią się znacznie od siebie w zależności od przyjętego punktu odniesienia, to znaczy od tego, czy do symulacji przyjęto wartości minimalne, maksymalne, medianę czy średnią. Uwzględniając zatem sumaryczne różnice w symulacjach wynikające z rozrzutu danych wejściowych dla materiału podłoża, międzywarstwy oraz warstwy ceramicznej, należy stwierdzić, że możliwe jest uzyskanie praktycznie dowolnego wyniku symulacji.
3
Content available remote Microstructure, mechanical and thermal properties of YSZ thermal barrier coatings deposited by axial suspension plasma spraying
Poliarus Olena, Morgiel Jerzy, Żórawski Wojciech, Góral Anna, Pomorska Małgorzata, Wojciechowski Krzysztof T., Cherniushok Oleksandr
Archives of Civil and Mechanical Engineering
|
2023
|
Vol. 23, no. 2
art. no., e89, 2023
EN
Yttrium-stabilized zirconia (YSZ) thermal barrier coatings (TBCs) are indispensable elements of present-day turbine propulsion systems. The ones deposited with atmospheric plasma spraying (APS) are characterized by required low thermal conductivity, but they are unable to survive frequent thermomechanical loading and therefore their application is limited to parts remaining stationary. Expanding capability of TBCs is sought in various areas, but the one realized through modification of most proliferated apparatus used for plasma spraying (PS) (from radial to axial injection) and substituting micrometric powders with the nano-structured suspension needs least changes in the industry established procedures and offers the highest property improvement. The present experiment covered the deposition of ZrO2-8Y2O3 YSZ TBC using both atmospheric and suspension PS processes. They were performed with commercial micrometric and nano-structured YSZ (8% Y2O3) powders. The coatings morphology and microstructure were characterized with 3D profilometry, scanning and transmission electron microscopy (SEM/TEM) methods. Finally, the coating’s hardness and heat conductivity were measured. This complex approach allowed to state that PS of micrometric t’-ZrO2 powder having an admixture of m-ZrO2 phase is capable of only partial improvement in its homogenization. However, the suspension PS process of nano-structured powder eliminated any traces of the monoclinic phase from the coating. The TEM microstructure observations indicated that the suspension PS coating is built by in-flight solidified droplets as well as by the melted ones flattened on arrival. A surface layer of liquefied material on solid droplets increases their adhesion to surface asperities promoting pseudo-columnar growth of the coating. The preservation of monotonic slow increase of thermal conductivity during heating of the suspension PS coating means, that its pseudo-columnar microstructure is better suited to withstand high strains during such treatment.
4
Content available Effect of Ultrasonic-Assisted Preparation of Powders on Synthesis of Rare Earth Zirconates
Niemiec D., Mikuśkiewicz M.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2020
|
Vol. 65, iss. 1
417--422
EN
The aim of the research was to determine the effect of sonochemical treatments on homogenization of powders as well as phase composition and thermal stability of sinters. The compounds were prepared from Eu2O3 and ZrO2 powders, weighed in the mass ratio 1:1. Initially ultrasound treatment was applied. 750-Watt ultrasonic processor VCX-750 equipped with sealed converter VC-334 and horn 630-0219 with the diameter of 13 mm (Sonics & Materials, Inc.) was used as a source of ultrasound. Applied ultrasound frequency was 20 kHz, power density was controlled in the range from 75 W/cm2 to 340 W/cm2. Investigated compounds were synthesized via solid-state reaction (SSR). The Differential Scanning Calorimetry (DSC) was used in order to investigate the effect of sonochemical treatment on the synthesis of prepared mixtures the powders particle size distribution was analyzed. Ultrasound treatment what wasn’t never been reported before.
5
Content available remote Surface condition of La2Zr2O7 based TBC system after hot corrosion in molten sulfate Na2SO4 salts
Jasik Anna, Moskal Grzegorz, Jucha Sebastian, Kuligowski Krzysztof
Ochrona przed Korozją
|
2019
|
nr 3
82--85
EN
The top coat of thermal barrier coatings systems based on lanthanum zirconate after corrosion tests in molten sodium sulphide salt at 920 and 970°C was characterized in this article. Scanning electron microscopy and X-ray diffraction methods were used to analyse surface topography, as well as the phase composition of corrosion products. It was determined the La2Zr2O7 coatings exhibit very good corrosion resistance in liquid salt environments. The basic destruction process has been associated with the formation of a lanthanum sulphate phase. Additionally, an effect similar to thermal etching was observed in splat areas, as well as a cracks network formed in the interspalt areas.
PL
Artykuł dotyczy charakterystyki warstwy wierzchniej ceramicznych powłok izolacyjnych w systemach powłokowych barier cieplnych na bazie cyrkonianu lantanu w warunkach korozji wysokotemperaturowej w ciekłych osadach siarczanu sodu w temperaturze 920 i 970°C. Jako podstawową metodykę badawczą zastosowano skaningową mikroskopię elektronową w celu charakterystyki topografii powierzchni oraz rentgenowską analizę strukturalną, której celem była charakterystyka składu fazowego produktów korozji. Stwierdzono, że powłoki typu La2Zr2O7 charakteryzują się wysoką odpornością korozyjną, a jedynymi procesami degradacji korozyjnej jest tworzenie siarczanu lantanu. Dodatkowo stwierdzono również tworzenie się efektów zbliżonych do trawienia termicznego w obrębie przetopionych cząstek oraz siatki pęknięć w na ich granicach.
6
Content available remote Degradation of La2Zr2O7+8YSZ composite TBC systems during oxidation at temperature of 1100°C
Jasik Anna, Mikuśkiewicz Marta, Moskal Grzegorz
Ochrona przed Korozją
|
2019
|
nr 4
130--134
EN
The degradation process of La2Zr2O7 + 8YSZ composite thermal barrier coatings (TBC) was presented in this paper. These systems were deposited by air plasma spraying (APS) on AMS 5599 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 all 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 and La2Zr2O7 respectively.
PL
W artykule przedstawiono proces degradacji kompozytowych powłokowych barier cieplnych typu La2Zr2O7 + 8YSZ. Powłoki zostały wykonane metoda natrysku cieplnego w powietrzu na stopie niklu typu AMS 5599 z międzywarstwą typu NiCrAlY. Powłoki poddano badaniom w postaci testu odporności na utlenianie izotermiczne w temperaturze 1100°C przez czas 500 h. Szczegółowe badania mikrostrukturalne wykonano po 2, 10, 48, 175 and 500 godzinach testu. Zakres zastosowanych badan obejmował ocenę mikrostrukturalną wszystkich powłok ze szczególnym uwzględnieniem zjawisk zachodzących w strefie TGO. Rozwój i morfologia strefy TGO została porównane do wyników uzyskanych dla standardowych powłok jednowarstwowych bazujących na ceramice typy 8YSZ i La2Zr2O7 .
7
Content available remote Decomposition process of Sm2Zr2O7+8YSZ composite TBC systems in conditions of hot corrosion
Moskal Grzegorz, Jucha Sebastian
Ochrona przed Korozją
|
2019
|
nr 10
338--340
EN
Accelerated decomposition of the Sm2Zr2O7+8YSZ system in the form of air plasma sprayed thermal barrier coatings under the condition of Na2SO4 impact was shown in this article. The analyzed TBC systems were composite coatings with formula 50/50 of weight % of both structural elements deposited on In 625 alloy with NiCrAlY bond-coat. The thickness of the ceramic insulation layers was ca. 350 μm. The hot corrosion test was made at temperature 920 and 970°C in liquid deposits of sodium sulfate. Obtained data of phase analysis showed that the expected reaction related to the formation of samarium sulfates or oxysulfates is negligible but relatively strong effects of pyrochlore Sm2Zr2O7 decomposition to fluorite phase as well as the creation of cubic ZrO2 by probable absorption of Sm2O3 oxide were detected.
PL
Przyspieszony proces rozpadu fazowego natryskiwanych plazmowo kompozytowych powłokowych barier cieplnych typu Sm2Zr2O7+8YSZ w warunkach oddziaływania ciekłych osadów soli Na2SO4 został scharakteryzowany w niniejszym artykule. Badaniom poddano system TBC składający się z warstwy ceramicznej o proporcji składników 50/50 w procentach masowych. Powłoka natryskana została na podłożu ze stopu In625 z międzywarstwą typu NiCrAlY. Grubość ceramicznej warstwy izolacyjnej wynosiła ok. 350 μm. Badania odporności na korozję wysokotemperaturową przeprowadzono w temperaturze 920 i 970°C w środowisku ciekłych osadów solnych siarczanu sodu. Uzyskane dane w postaci wyników badań dyfrakcyjnych składu fazowego wykazały, że oczekiwany efekt reakcji w postaci generowania siarczanów i tlenosiarczanów samaru jest pomijalnie mały. Relatywnie silniejszym zaobserwowanym efektem był natomiast stwierdzony rozpad cyrkonianu samaru Sm2Zr2O7 o sieci pirochloru do formy strukturalnej fluorytu, jak również tworzenie się sześciennej formy tlenku ZrO2, który powstał prawdopodobnie w wyniku pochłonięcia tlenku samaru Sm2O3.
8
Content available Solid State Synthesis of Europium Zirconate Based Material
Mikuśkiewicz M., Moskal G.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2019
|
Vol. 64, iss. 4
1343--1352
EN
In the article, the characterization of the microstructure, phase composition and distribution of elements in the Eu2 O3 -ZrO2 sintered materials obtained by four different ways of powders’ homogenization (mixing) process and different temperature of sintering process is shown. The feedstock powders with an average mole ratio of ZrO2 to Eu2 O3 equal 74% to 26% were used as an initial material. The principal aim of the investigation was characterization of differences in the microstructure of the same type of ceramics, however, prepared via different mixing and manufacturing processes. The range of the investigation covered a characterization of these materials via phase identification of all samples by XRD (X-ray diffraction) and characterization of internal morphology of the specimens with detailed analysis of elements distributions by SEM (scanning electron microscopy) and EDS (energy dispersive spectrometry). The aim of the following investigation is to characterize the possibilities of the solid state synthesis of the europium zirconate based materials, dedicated for TBC applications.
9
Content available remote The numerical analysis of stress and temperature distribution in a double-ceramic-layer (DCL) type of La2Zr2O7/8YSZ thermal barrier coatings (TBC) in as-sprayed state
Jasik A.
Ochrona przed Korozją
|
2018
|
nr 12
369--374
EN
The paper presents the results of numerical calculations of the temperature distribution and thermal stresses in two systems of layered thermal barrier coatings (TBC) of DCL (double-ceramic--layer) type deposited on the In625 Ni-based superalloy by atmospheric plasma spraying (APS). Conventional monolayered TBC obtained from 8YSZ (6-8% wt. Y2O3×ZrO2) and LZO (La2Zr2O7) powders with an insulation layer thickness of 300 μm was used as the reference material. Numerical analysis was applied to the DCL TBC systems in which the external ceramic layer was obtained from LZO powder, while the internal layer was a 8YSZ zone. The thickness of both types of ceramic sublayers was a variable parameter. In all cases it was assumed that the bond-coat would be the NiCrAlY type of coating obtained by atmospheric plasma spraying. The thickness of the bond-coat layer was 200 microns. The starting point was a TBC system with the same thickness of both zones (150 μm each), while further variants included coatings with the following mutual ratios of thickness of both materials (sub-layers):20/80, 30/70, 50/50, 70/30 and 80/20. The purpose of these analyses was to determine the optimum value of the thickness ratio of individual ceramic zones in DCL coatings, not only from the point of view of the insulation effect, but primarily the state of stresses determining the durability of the entire TBC system. Numerical analysis of stress and temperature distribution indicates that the life cycle of DCL coatings should be strongly dependent on the thickness ratio of ceramic zones LZO and YSZ, while the two-layer coatings show better aggregate insulation characteristics and related stress states.
PL
W opracowaniu przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych rozkładu temperatury i naprężeń cieplnych w dwuwarstwowych powłokowych barierach cieplnych (DLC double-ceramic-layer) naniesionych na elemencie z nadstopu niklu metodą natrysku cieplnego. Jako punkt odniesienia przyjęto konwencjonalne powłokowe bariery cieplne (TBC) otrzymane z proszku 8YSZ (6-8% wagowych Y2O3 x ZrO2) oraz LZO (La2Zr2O7) o grubości warstwy izolacyjnej na poziomie wynoszącym 300 μm. Analizie numerycznej poddano powłoki TBC, w których zewnętrzną warstwę ceramiczną otrzymano z proszku LZO, natomiast warstwą wewnętrzną była strefa 8YSZ. Grubość obu rodzajów warstw ceramicznych była parametrem zmiennym. We wszystkich przypadkach przyjęto, że warstwa podkładowa to powłoka typu NiCrAlY otrzymana metodą natrysku plazmowego, podobnie jak zewnętrzna warstwa izolacyjna. Grubość warstwy wiążącej wynosiła 200 mikronów. Punktem wyjścia był system TBC o tej samej grubości obu stref (każda o grubości 150 μm), podczas gdy kolejne warianty obejmowały powłoki o następujących wzajemnych stosunkach grubości obu materiałów (podwarstw): 20/80, 30/70, 50 / 50, 70/30 i 80/20. Celem tych analiz było określenie optymalnej wartości stosunku grubości poszczególnych stref ceramicznych w powłokach DCL, nie tylko z punktu widzenia efektu izolacji, ale przede wszystkim stanu naprężeń determinujących trwałość całego układu TBC. Analiza numeryczna rozkładu naprężeń i temperatury wskazuje, że cykl życia powłok DCL powinien być silnie uzależniony od stosunku grubości stref ceramicznych LZO i YSZ, podczas gdy powłoki dwuwarstwowe wykazują lepszą charakterystykę izolacji kruszywa i związany z tym stan naprężenia.
10
Content available remote Degradation of La2Zr2O7thermal barrier coatings
Mikuśkiewicz M., Moskal G., Jasik A.
Ochrona przed Korozją
|
2018
|
nr 6
155--158
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.
11
Microstructure and thermal properties of Sm2Zr2O7 + 8YSZ composite TBC systems
Moskal G.
Inżynieria Materiałowa
|
2018
|
Vol. 39, nr 2
75--83
EN
The article present results of microstructural investigation of so called composite type of thermal barrier coating of Sm2Zr2O7 + 8YSZ type deposited by air plasma spraying process with powders mass ratio 50/50, 25/75 and 75/25, respectively. For comparison standard 8YSZ coating was deposited as well. The internal structure quality assessment and surface topography characterization of obtained TBC`s were carried out. The ceramic layers were analysed for phase composition and residual stress. The coatings’ thickness was measured and vertical porosity was quantitatively and qualitatively characterized. Also the crystallite size of both samarium zirconate and yttria stabilized zirconia was evaluated. The obtained results were used for adjusted value of thermal conductivity calculation on the basis of results obtained from thermal diffusivity measurements at temperature between 20 and 1100°C.
PL
Celem prowadzonych badań jest charakterystyka podstawowych parametrów mikrostrukturalnych powłokowych barier cieplnych typu Sm2Zr2O7 + 8YSZ, klasyfikowanych w literaturze fachowej jako powłoki kompozytowe. Zakres badań obejmował analizę mikrostruktury powłok trzech typów różniących się proporcją udziału poszczególnych składników fazowych i oznaczonych odpowiednio 25% 8YSZ + 75% Sm2Zr2O7, 50% 8YSZ + 50% Sm2Zr2O7 i 75% 8YSZ + 25% Sm2Zr2O7. Wszystkie warianty otrzymano metodą natrysku plazmowego w powietrzu na stopie In625 z międzywarstwą typu NiCrAlY o grubości ok. 125 μm. Grubość warstw ceramicznych w omawianych trzech przypadkach wynosiła ok. 300 μm. Zakres badań obejmował oględziny wizualne oraz profilometryczną charakterystykę ilościową i jakościową powierzchni zewnętrznej powłok TBC po procesie natryskiwania plazmowego. Dokonano również oceny topograficznej powierzchni z użyciem technik skaningowej mikroskopii elektronowej. W drugim obszarze badań przeprowadzono ocenę budowy wewnętrznej warstw ceramicznych z uwzględnieniem udziału ilościowego poszczególnych składników fazowych oraz określono w sposób jakościowy i ilościowy udział porów sferycznych, horyzontalnych oraz wertykalnych, przy czym jako punkt odniesienia potraktowano powierzchnię swobodną powłoki. Wykonano także badania charakteryzujące rozmieszczenie poszczególnych składników stopowych (fazowych), co miało na celu określenie stopnia jednorodności powłoki. Wykonano również badania charakteryzujące wielkość krystalitów poszczególnych składników strukturalnych, tj. faz 8YSZ i Sm2Zr2O7. Oceniono również stan naprężeń metodą dyfrakcyjną. Przeprowadzono analizy charakteryzujące dyfuzyjność cieplną otrzymanych powłok i na tej podstawie oraz wyników pomiarów porowatości obliczono wartość współczynnika przewodnictwa cieplnego i skorygowanego przewodnictwa cieplnego w funkcji temperatury. Wyniki badań mikrostruktury, w tym porowatości, udziału poszczególnych składników fazowych oraz wielkości krystalitów, stanowiły podstawę do interpretacji uzyskanych wyników pomiarów dyfuzyjności cieplnej.
12
Content available Synthesis and Thermal Properties of Europium-Cerium Oxide as a New Fluorite-Type Ceramic Material for Thermal Barrier Coatings Applications
Mikuśkiewicz M., Stopyra M., Moskal G.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2018
|
Vol. 63, iss. 4
2089--2093
EN
In the present paper the structure and thermal properties of europium cerium oxides were investigated. The material for the research was obtained via solid state synthesis. The initial powders: ceria CeO2 and europia Eu2O3 were mixed in 1:1 mass ratio (non-stoichiometric proportion with the excess of CeO2) and milled. The sintering process was performed using high temperature vacuum press at 1350°C. Calorimetric analysis was conducted both for initial powders and milled mixture. The structure, phase composition and thermal diffusivity of obtained material were investigated in as-sintered condition. It was revealed that the obtained material was multi-phase. Non-stoichiometric phases including Ce0.5Eu0.5O1.75 with fluorite type structure and different lattice parameters were present. Thermal diffusivity decreased in the range from 25 to 900°C from 1.49 to 0.57 mm2 /s and then increased to 0.70 mm2 /s at 1400°C.
13
Content available The influence of interlayer thickness on temperature distribution and stress in thermal barrier coatings
Jasik A.
Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
|
2017
|
no. 1
99--102
EN
The article presents the results of numerical calculations of temperature distribution and thermal stress in a thermal barrier coating (TBC) applied by thermal spraying on the element of nickel superalloy. The assumed point of reference was a set of conventional TBCs made of the 8YSZ powder with the insulating layer thickness ranging between 150 μm and 300 μm. A numerical analysis was conducted to examine thermal barrier coatings where the outer ceramic layer was made of powders of a new type with the generalised formula being RE2Zr2O7, where RE = Gd, La, Sm, and Nd. For all cases, it was assumed that the primer would be the NiCoCrAlY type coating obtained by plasma spraying similarly to the outer insulating layer. The primer depth ranged from 150 μm to 300 μm. The assumed substrate material was the In 625 type nickel superalloy.
PL
W opracowaniu przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych rozkładu temperatury i naprężeń cieplnych w powłokowej barierze cieplnej (TBC) naniesionej na elemencie z nadstopu niklu metodą natrysku cieplnego. Jako punkt odniesienia przyjęto konwencjonalne powłoki TBC otrzymane z proszku 8YSZ o grubości warstwy izolacyjnej na poziomie wynoszącym od 150 μm do 300μm. Analizie numerycznej poddano powłoki TBC, w których zewnętrzną warstwę ceramiczną otrzymano z proszków nowego typu o ogólnym wzorze RE2Zr2O7, gdzie RE=Gd, La, Sm i Nd. We wszystkich przypadkach przyjęto, że warstwa podkładowa to powłoka typu NiCoCrAlY otrzymana metodą natrysku plazmowego, podobnie jak zewnętrzna warstwa izolacyjna. Grubość warstwy podkładowej wynosi od 150 μm do 300 μm. Jako materiał podłoża przyjęto nadstop niklu typu In 625.
14
The application of tumble finishing in surface preparation process for deposition of TBC coatings
Kotowski S., Nowotnik A., Sieniawski J., Butkiewicz A.
Inżynieria Materiałowa
|
2017
|
Vol. 38, nr 1
8--14
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.
15
Content available The Numerical Modeling of Thermal Stress Distribution in Thermal Barrier Coatings
Jasik A.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2017
|
Vol. 62, iss. 3
1433--1437
EN
The paper presents the results of numerical calculations of temperature and thermal stress distribution in thermal barrier coatings deposited by thermal spraying process on the nickel based superalloy. An assumption was made to apply conventional zirconium oxide modified with yttrium oxide (8YSZ) and apply pyrochlore type material with formula La2Zr2O7. The bond coat was made of NiCoCrAlY. Analysis of the distribution of temperature and stresses in ceramic coatings of different thicknesses was performed in the function of bond-coat thickness and the type of ceramic insulation layer. It was revealed that the thickness of NiCrAlY bond-coat has not significant influence on the stress distribution, but there is relatively strong effect on temperature level. The most important factor influenced on stress distribution in TBC system is related with type and properties of ceramic insulation layer.
16
Modelowanie rozkładu temperatury w powłokowych barierach cieplnych
Jasik A.
Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
|
2016
|
R. 61, nr 2
78--82
PL
W artykule przedstawiono przykład zastosowania obliczeń numerycznych metodą elementów skończonych, jako narzędzia charakteryzującego rozkład temperatury w powłokowych barierach cieplnych o różnego rodzaju ceramicznych warstwach izolacyjnych. Dokonano analizy rozkładu temperatury w powłokach o różnej grubości. Założono zastosowanie konwencjonalnego tlenku cyrkony modyfikowanego tlenkiem itru (8YSZ) oraz nowego typu materiału ceramicznego z grupy tzw. pirochlorów o wzorze La2Zr2O7.
EN
The paper presents an example of application of numerical calculations using finite element method as a tool of temperature distribution characterization in thermal barrier coatings based on different type pf outer ceramic insulation layers. The paper shows the results of the temperature distribution in ceramic layers with different thickness. As an outer layer the conventional yttria stabilized zirconia (8YSZ) and pyrochlore type material with formula La2Zr2O7 were used.
17
Content available Synthesis and Thermal Properties of Cerium-Dysprosium Oxide
Mikuśkiewicz M., Stopyra M., Moskal G.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2016
|
Vol. 61, iss. 2B
965--969
EN
The paper presents results of investigation on synthesis and characterization of cerium-dysprosium oxide. The input powders - dysprosium oxide Dy,sub>2O3 and cerium oxide CeO2 - were mixed so as to obtain equimolar ratio of cations, milled in alcohol and synthesized via solid state reaction process at 1350°C under 15MPa in vacuum for 2h. The microstructure, phase composition and thermal properties were analyzed. The obtained material was multiphase. Non-stoichiometric compounds were identified. Thermal diffusivity of investigated material decreased in the temperature range of 25-1000°C from 0,71 to 0,45 mm2/s.
18
Content available Synthesis and Characterization of Thermal Properties of Type Eu2O3-ZrO2 Sinters
Jucha S., Moskal G., Mikuśkiewicz M.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2016
|
Vol. 61, iss. 2B
1121--1128
EN
The oxides with pyrochlore or defected fluorite structure are a potential alternative ceramic materials for now widely used yttria-stabilized zirconia 8YSZ in the application for the insulation layer of thermal barrier coatings systems. This paper presents a procedure of synthesis of europium zirconate of Eu2Zr2O7 type, by the method of high temperature sintering under pressure. The analysis of the effect of the powders` homogenization methods on homogeneity of final sintered material showed that the highest homogeneity can be obtained after mechanical mixing in alcohol. Moreover, the DSC investigation carried out on a mixture of powders before the sintering process and on the material after high temperature sintering under pressure, suggest the synthesis of a new phase an europium zirconate Eu2Zr2O7 with the pyrochlore structure. Obtained phase was characterized by stability over the entire range of tested temperature, i.e. to 1450°C. The resulting material based on europium zirconate has a lower coefficient of thermal diffusivity than the now widely used 8YSZ.
19
Przewodnictwo cieplne powłokowych barier cieplnych na bazie cyrkonianów ziem rzadkich
Moskal G.
Inżynieria Materiałowa
|
2014
|
Vol. 35, nr 1
6--12
PL
W artykule dokonano charakterystyki podstawowych właściwości cieplnych powłokowych barier cieplnych na bazie cyrkonianów ziem rzadkich typu Gd2Zr2O7, Nd2Zr2O7, La2Zr2O7 i Sm2Zr2O7 otrzymanych metodą natrysku plazmowego APS. Wykonano badania dyfuzyjności cieplnej metodą laser- flash w zakresie temperatury 25÷1100°C przy ciągłej zmianie temperatury oraz w temperaturze 1100°C przez 10 godzin wygrzewania. Pomiar wykonano na stopie AMS5599, stopie AMS5599 z warstwą NiCrAlY oraz w układzie trójwarstwowym (stop AMS5599 + warstwa NiCrAlY + warstwa ceramiczna RE2Zr2O7). Stosując oprogramowanie Proteus firmy Netzsch oraz wyniki dla układu jednowarstwowego, za pomocą modelu dwuwarstwowego wyznaczono dyfuzyjność cieplną samej warstwy NiCrAlY. Następnie wyznaczono dyfuzyjność cieplną warstwy ceramicznej. Uzyskane wyniki wskazują na mniejszą wartość dyfuzyjności cieplnej i przewodnictwa cieplnego badanych warstw. Stwierdzono ponadto, iż wyniki te są inne niż rezultaty uzyskane dla proszków, co jest związane z wpływem mikrostruktury (porowatości i pęknięcia).
EN
The paper presents the investigation results of the basic thermal properties of thermal barrier coatings based on rare earth zirconates such as Gd2Zr2O7, Nd2Zr2O7, La2Zr2O7 and Sm2Zr2O7 deposited by the air plasma spray (APS) method. Thermal diffusivity measurements using the laser-flash method were performed n the range of 25÷1100°C at a continuously changing temperature and annealing at 1100°C for 10 hours. The measurements were performed on AMS 5599 alloy, AMS 5599 alloy with an NiCrAlY interlayer and AMS 5599 alloy + NiCrAlY interlayer + ceramic layer of RE2Zr2O7 samples. By using NETZSCH Proteus software and the results for the single-layer sample, the thermal diffusivity of the interlayer itself was determined by means of the double-layer model. A similar method was used to determine the thermal diffusivity of the ceramic layer. The obtained results indicate a lower thermal diffusivity and thermal conductivity of the new type of coatings in comparison with standard zirconia based TBCs. Those results are slightly different compared with the results obtained for the initial powders, which indicates the crucial role of the ceramic layer microstructure (crack architecture and porosity).
20
Mikrostruktura i przewodnictwo cieplne powłokowych barier cieplnych typu DCL-Gd2Zr2O7/8YSZ
Moskal G.
Inżynieria Materiałowa
|
2014
|
Vol. 35, nr 3
252--257
PL
W artykule przedstawiono wyniki oceny mikrostruktury oraz podstawowych właściwości cieplnych powłokowych barier cieplnych typu Gd2Zr2O7/8YSZ otrzymanych metodą natrysku plazmowego APS na stopie niklu AMS5599 z warstwą podkładową NiCrAlY. Scharakteryzowano mikrostrukturę i topografię zewnętrznej warstwy ceramicznej i określono jej skład fazowy. Określono grubość warstwy ceramicznej, a także jej porowatość, określając udział porów sferycznych, horyzontalnych i wertykalnych. Dokonano również pomiaru dyfuzyjności cieplnej warstw ceramicznych w zakresie temperatury 25÷1100°C. Dyfuzyjność cieplną wyznaczono na podstawie modelu dwuwarstwowego uwzględniającego opór cieplny. Na podstawie tych pomiarów oraz wartości ciepła właściwego, gęstości i współczynnika rozszerzalności cieplnej obliczono wartość przewodnictwa cieplnego warstw TBC. Uzyskane wyniki efektywnego przewodnictwa cieplnego skorygowano, uwzględniając porowatość warstw ceramicznych.
EN
The results of microstructural investigations and characterization of basic insulation properties of Gd2Zr2O7/8YSZ thermal barrier coatings deposited by the air plasma spraying method on AMS5599 Ni-based alloys with an NiCrAlY bondcoat are presented in this article. The microstructural characterization of the ceramic top-coat included morphology and topography descriptions of the surface as well as phase composition. The thickness of the ceramic layers and their porosity with detailed characterization of the spherical, vertical and horizontal pores was made. Thermal diffusivity measurements were performed within the temperature range of 25÷1100°C. The calculations were made on the basis of a double-layer model with thermal contact resistance. On the basis of these results and values of specific heat, density and thermal expansion coefficient, the thermal conductivity value was calculated. The obtained results were corrected from the porosity point of view.
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.