PL
 |
EN
Preferencje help
Polish version English version Język
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Powiadomienia systemowe
  • Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 22

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  thermal barrier coatings
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
1
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.
2
Content available Automatic defect detection and characterization by thermographic images based on damage classifiers evaluation
Dinardo Giuseppe, Fabbiano Laura, Tamborrino Rosanna, Vacca Gaetano
Metrology and Measurement Systems
|
2020
|
Vol. 27, nr 2
219--242
EN
In the framework of non-destructive evaluation (NDE), an accurate and precise characterization of defects is fundamental. This paper proposes a novel method for characterization of partial detachment of thermal barrier coatings from metallic surfaces, using the long pulsed thermography (LPT). There exist many applications, in which the LPT technique provides clear and intelligible thermograms. The introduced method comprises a series of post-processing operations of the thermal images. The purpose is to improve the linear fit of the cooling stage of the surface under investigation in the logarithmic scale. To this end, additional fit parameters are introduced. Such parameters, defined as damage classifiers, are represented as image maps, allowing for a straightforward localization of the defects. The defect size information provided by each classifier is, then, obtained by means of an automatic segmentation of the images. The main advantages of the proposed technique are the automaticity (due to the image segmentation procedures) and relatively limited uncertainties in the estimation of the defect size.
3
Content available 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.
4
Content available remote The influence of bond-coat thickness on the temperature distribution and stress level in thermal barrier coatings system
Jasik Anna
Ochrona przed Korozją
|
2019
|
nr 2
41--45
EN
The paper presents the results of numerical calculation of the temperature distribution and thermal stresses in model of two layered thermal barriers coatings of DCL type deposited on the superalloy coupons with NiCrAlY bond-coat. The variable parameter was the thickness of bond-coat layers. In all cases it was assumed that the bond-coat would be the NiCrAlY type coat obtained by plasma spraying, just as the outer insulating layer. The thickness of the bond-coat layer is 100 μm to 300 μm. As the substrate material, the In 625 nickel superalloy was adopted. The insulation layer of TBC systems was built from outer sublayer based on La2Zr2O7 (LZO) ceramic and internal layer was built from conventional 8YSZ. A total thickness of insulation layer was assumed as 300 μm. Presented analysis showed that the overall thickness of bond-coat has important influence on the temperature distribution as well as the thermal stresses. The maximum temperature differences between extreme thickness value was calculated on the level of 50°C.
PL
W opracowaniu przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych rozkładu temperatury i naprężeń termicznych w powłokowych barierach cieplnych typu DCL naniesionych na elemencie nadstopu z warstwą wiążącą typu NiCrAlY. Zmiennym parametrem była grubość warstw wiążących. We wszystkich przypadkach założono, że powłoka wiążąca była powłoką typu NiCrAlY otrzymaną przez natryskiwanie plazmowe, podobnie jak zewnętrzna warstwa izolacyjna. Grubość warstwy powłoki wiążącej wynosi od 100 μm do 300 μm. Jako materiał podłoża przyjęto super -stop niklu In 625. Warstwa izolacyjna systemów TBC została zbudowana z zewnętrznej warstwy nośnej na bazie ceramicznej La2Zr2O7 (LZO), natomiast wewnętrzna warstwa została zbudowana z konwencjonalnego proszku 8YSZ. Całkowitą grubość warstwy izolacyjnej przyjęto jako 300 μm. Przedstawiona analiza wykazała, że całkowita grubość warstwy wiążącej ma istotny wpływ na rozkład temperatury, jak również na naprężenia termiczne. Maksymalne różnice temperatur pomiędzy ekstremalną wartością grubości obliczono na poziomie 50 ° C.
5
Content available The formation of pyrochlores during plasma spraying of REO and zirconia oxides powder mixture
Kubaszek Tadeusz, Nowak Wojciech J., Pędrak Paweł, Góral Marek, Rybus Kinga, Ślemp Karol
Journal of Mechanical and Energy Engineering
|
2019
|
Vol. 3, No 2
141--147
EN
The pyrochlores are the promising low-thermal conductive materials for Thermal Barrier Coatings applications. In present work the concept of pyrochlore formation during APS spraying of ZrO2 and ReO was analyzed. The specially prepared agglomerated mixtures of ZrO2 with Nd2O3, Yb2O3, Er2O3 and Gd2O3 oxides were plasma sprayed using A60 plasma torch on NiCoCrAlY-type bond coat. The influence of plasma gasses composition on coatings’ microstructure was investigated. The results of XRD phase analysis proved formation of pyrochlores from Gd2O3 +ZrO2 and Nd2O3+ZrO2 mixtures. The formation of Er4O12Zr3 from Er2O3+ ZrO2 mixture as well as Zr3Yb4 from Yb2O3+ ZrO2 powder was detected. The presence of pure rare earth oxides (REO) and zirconia oxides was observed in all types of sprayed coatings. The microstructural assessment showed differences in porosity and thickness of obtained ceramic coatings depending of type of REO oxides. The analysis of results showed that it is possible to obtain pyrochlore ceramic coatings from pure oxides mixture. The plasma energy was not efficient for full formation of pyrochlores, therefore the presence of pure oxides was observed.
6
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.
7
Content available remote Thermal barrier coatings manufactured by suspension plasma spraying - a review
Łatka L.
Advances in Materials Science
|
2018
|
Vol. 18, nr 3(57)
95--117
EN
Thermal barrier coatings (TBC) is one of the most intensively studied of coatings’ applications area. From 1970’s TBC are developed in two independent ways: (i) development in new materials, with lower thermal conductivity, better erosion resistance and better thermal shock resistance or (ii) development in new deposition techniques. On this field besides conventional atmospheric plasma spraying (APS) and almost conventional (because of very common use) EB-PVD method, in the past 20 years two new techniques have been developed, namely suspension plasma spraying (SPS) and solution precursor plasma spraying (SPPS). In this paper only SPS method was described, as well as, new materials, which could be used in industrial applications of TBC. Moreover, the key issues, like suspension preparation, type of suspension injection, interaction between liquid droplets and plasma jet and deposition mechanism were described.
8
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.
9
Content available Parametric studies of failure mechanisms in thermal barrier coatings during thermal cycling using FEM
Srivathsa B., Das D. K.
International Journal of Applied Mechanics and Engineering
|
2015
|
Vol. 20, no. 4
899--915
EN
Thermal barrier coatings (TBCs) are widely used on different hot components of gas turbine engines such as blades and vanes. Although, several mechanisms for the failure of the TBCs have been suggested, it is largely accepted that the durability of these coatings is primarily determined by the residual stresses that are developed during the thermal cycling. In the present study, the residual stress build-up in an electron beam physical vapour deposition (EB-PVD) based TBCs on a coupon during thermal cycling has been studied by varying three parameters such as the cooling rate, TBC thickness and substrate thickness. A two-dimensional thermomechanical generalized plane strain finite element simulations have been performed for thousand cycles. It was observed that these variations change the stress profile significantly and the stress severity factor increases non-linearly. Overall, the predictions of the model agree with reported experimental results and help in predicting the failure mechanisms.
10
Content available remote Degradacja powierzchni zewnętrznej warstw ceramicznych powłok TBC typu Gd2Zr2O7 + 8YSZ w warunkach utleniania statycznego w temperaturze 1100°C
Moskal G., Mikuśkiewicz M.
Ochrona przed Korozją
|
2014
|
nr 3
72--77
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące oceny degradacji w warunkach utleniania warstw ceramicznych powłokowych barier cieplnych natryskiwanych plazmowo przy użyciu proszków typu Gd2Zr2O7 oraz 8YSZ w proporcjach 50/50, 25/75 oraz 75/25. Dokonano oceny makro i mikrostruktury warstw ceramicznej po okresie 500 godzin ekspozycji w temperaturze 1100°C w atmosferze powietrza. Stwierdzono, że warstwy ceramiczne charakteryzują się zadowalającą przyczepnością w warunkach testu. Zniszczeniu uległy jedynie obszary na krawędziach cięcia próbek. Szczegółowa analiza powierzchni warstwy ceramicznej wykazała, że tworzą się na niej liczne pustki będące efektem roztrawiania cieplnego materiału ceramicznego. Zjawisko to może wpływać na zwiększenie ilości porów otwartych, a to z kolei przyspieszać może proces niszczenia warstwy TBC.
EN
Results of investigations related to degradation process assessement of ceramic topcoat of thermal barier coatings in atmosphere of air was showed in this article. Those TBC systems was deposited by thermal sprying process of mixed feedstock powders of Gd2Zr2O7 and 8YSZ types in ratio as follow: of 50/50, 25/75 and 75/25. The evaluation of macro and microstructure of ceramic top coat after exposition at 1100°C during 500 hours was made. It was detected that ceramic coatings of all types are characterized by good adhesion to the bond-coat expect areas of edges of specimens. Detailed analysis of top surface of ceramic layer revealed that many voids is created during test. That the result of so called thermal etching of ceramic. This phenomena can influence on increasing of open porosity, which can accelerated destruction process of whole TBC system.
11
Content available Analiza mikrostruktury powłokowych barier cieplnych TBC po teście cyklicznego utleniania w temperaturze 1100°C
Swadźba R., Wiedermann J., Rozmus R.
Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
|
2013
|
T. 65, nr 3
29--34
PL
Powłokowe bariery cieplne (Thermal Barrier Coatings – TBC) wytwarzane metodą EB-PVD (Electron Beam Physical Vapor Deposition) stosowane są na łopatki wirujące oraz kierujące nowoczesnych silników lotniczych oraz turbin stacjonarnych w celu obniżenia temperatury pracy stopów, z których te elementy są wykonane. Stanowią one system powłok, w których skład wchodzi zewnętrzna powłoka ceramiczna ZrO2*Y2O3 (Yttria Stabilized Zirconia – YSZ) zapewniająca ochronę przed skutkami wysokiej temperatury oraz żaroodporna międzywarstwa chroniąca przed utlenianiem. W artykule przedstawiono wyniki analizy zjawisk zachodzących w powłokowych barierach cieplnych na międzywarstwie aluminidkowej modyfikowanej platyną podczas testu cyklicznego utleniania w temperaturze 1100°C. Przeprowadzono analizę zmian w mikrostrukturze międzywarstwy oraz warstwy tlenkowej Al2O3 wzrastającej podczas utleniania wysokotemperaturowego oraz scharakteryzowano obszary, w których następuje degradacja powłokowej bariery cieplnej przez odpadanie zewnętrznej powłoki ceramicznej.
EN
Thermal Barrier Coatings (TBC) produced using EB-PVD (Electron Beam Physical Vapor Deposition) method are applied on rotary and stationary blades of modern jet engines and stationary turbines in order to provide temperature reduction of the alloys these components are made of. This coating system includes a ceramic coating ZrO2*2O3 (Yttria Stabilized Zirconia – YSZ), providing protection from high temperature, and oxidation resistant bond coating. The article presents the results of phenomena analysis that occur in thermal barrier coatings on platinum modified aluminide bond coating during cyclic oxidation test at 1100°C. Changes that occur in the microstructure of the bond coat and Al2O3 oxide layer that grows during high temperature oxidation were analyzed as well as areas where the degradation of the thermal barrier coatings occurs by delamination of the top ceramic coating.
12
Content available remote Thermophysical properties of selected powders for thermal barrier coatings
Drajewicz M., Góral M., Pytel M., Sieniawski J.
Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering
|
2012
|
Vol. 55, nr 2
902--906
EN
Purpose: Plasma-sprayed thermal barrier coatings often have the problems of spallation and cracking in service owing to their poor bond strength and high residual stresses. Functionally graded thermal barrier coatings with a gradual compositional variation from heat resistant ceramics to fracture-resistant metals are proposed to mitigate these problems. Design/methodology/approach: The results of measurements of thermal diffusivity by using one of the most modern experimental sets LFA 427 (Laser Flash Apparatus) produced by Netzsch Company. In order to measure the specific heat cp(T) and density p(T), two methods of termogravimetry analysis were used STA 449 Jupiter F3 Netzsch Company and gas displacement density analyzer AccuPyc II 1340 Micromeritics Company. Research limitations/implications: This paper presents the results of measurements of thermal diffusivity coefficient as a function of temperature for Sulzer powders, AMDRY 997, AMDRY 365C, METCO 45C NS, METCO 202 NS, METCO 204 NS. Practical implications: Optimal technical and technological parameters of powders for thermal barrier coatings have been selected. Originality/value: The presented method undoubtedly develops new possibilities for thermal barrier coatings.
13
Charakterystyka zjawisk mikrostrukturalnych w strefie tlenków TGO w powłokowych barierach cieplnych typu RE2 Zr2O7
Moskal G.
Inżynieria Materiałowa
|
2012
|
Vol. 33, nr 1
18--23
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostrukturalnych przeprowadzonych w strefie TGO w warstwach TBC typu Gd 2Zr2O7, La 2Zr2O7, Nd2Zr2O7 i Sm 2Zr2O7 otrzymanych metodą natrysku plazmowego APS na stopie niklu AMS5599 i warstwie podkładowej NiCrAlY. Analizowane systemy TBC poddano utlenianiu izotermicznemu w temperaturze 1100°C w powietrzu przez łączny czas wynoszący 500 h. Po zakończeniu testu wykonano badania mikroskopowe, na podstawie których określono grubość strefy TGO we wszystkich czterech przypadkach. Uzyskane wyniki odniesiono do pomiarów przeprowadzonych dla warstwy konwencjonalnej typu 8YSZ utlenianej w tych samych warunkach. Wykonane analizy wykazały większą szybkość wzrostu strefy TGO w przypadku warstw otrzymanych z proszków cyrkonianowych. Efekt ten jest szczególnie silny już po 10 h testu, a jego intensywność rośnie wraz z upływem czasu utleniania. Badania mikrostruktury strefy TGO w warstwach cyrkonianowych wykazały, że tlenki te charakteryzują się budową złożoną, a ich morfologia różni się znacznie w obszarze dna i wierzchołka profilu chropowatości międzywarstwy. Badania składu chemicznego w mikroobszarach wykonane metodą EDS oraz ocena składu fazowego dokonana za pomocą EBSD wykazały możliwość tworzenia się w strefie TGO, poza tlenkiem α-Al2O3, również spineli oraz tlenków przejściowych z układu RE-Zr-O o strukturze sieci typu perowskitów REAlO3. Wyniki te zostały potwierdzone za pomocą konwencjonalnej analizy składu fazowego metodą XRD na powierzchni warstw TBC po odpadnięciu zewnętrznej warstwy ceramicznej.
EN
The results of microstructural tests carried out in the TGO zone in TBC layers type Gd 2Zr2O7, La 2Zr2O7, Nd 2Zr2O7 and Sm 2Zr2O7, obtained by the APS method on the AMS5599 nickel alloy and the NiCrAlY bond-coat, are presented in this paper. The analyzed TBC systems underwent isothermal oxidation at a temperature of 1100°C for 500 h. After having prepared the samples, microscopic tests were carried out, on the basis of which the thickness of the TGO zone was defined in all four cases. The obtained results were then subjected to measurements, which were carried out on an example of the 8YSZ conventional layer, oxidized in the same conditions. The conducted analyses revealed predominantly higher kinetics in growth of the TGO zone in the case of layers, which were obtained from zirconate powders. This effect is particularly strong already after 10 h of testing and its intensity grows together with time. The tests of the microstructure of the TGO zone in the zirconate layers revealed that these oxides were characterized by a complex structure and their morphology was considerably different in the bottom area and on the top of the roughness profile of the bond-coat. Tests of the chemical composition in microareas carried out by the EDS method and evaluation of the phases composition, carried out by EBSD revealed that in the TGO zone, evidently except the α-Al2O3 oxide, complex oxides of spinel lattice as well as transitional oxides from the RE-Zr-O system of the REAlO3 perovskites type lattice structure were able to form themselves. The results of the tests were also proved by conventional analysis of the phase composition by the XRD method on the surface of the TBC layers after the outside ceramic layer fell off.
14
Content available remote Degradacja powłokowych warstw barierowych TBC typu Gd2Zr2O7 w warunkach utleniania statycznego
Moskal G.
Ochrona przed Korozją
|
2011
|
nr 4-5
186-191
PL
W artykule dokonano oceny mechanizmu degradacji powłokowych barier cieplnych typu Gd2Zr2O7w warunkach utleniania statycznego w temperaturze 1100 [oC]. Badania przeprowadzono w zakresie obejmującym ocenę kinetyki wzrostu tlenków typu TGO oraz charakterystyki tego obszaru metodami mikroskopii świetlnej, skaningowej wraz z oceną składu chemicznego i fazowego w mikroobszarach metodami odpowiednio EDS i EBSD. Stwierdzono, że mimo zdecydowanie niższej wartości przewodnictwa cieplnego warstwy cyrkonianowej kinetyka wzrostu oraz sam proces degradacji systemu TBC przebiega znacznie szybciej w przypadku warstw nowego typu, co jest związane z silną skłonnością do tworzenia tlenków przejściowych typu GdAlO3 pomiędzy warstwą ceramiki, a tlenkiem aluminium, z którego zbudowana jest warstwa tlenków TGO.
EN
Degradation mechanism of thermal barrier coatings of Gd2Zr2O7 type during static oxidation test at 1100 [oC] in air was characterized in this article. The investigation range was as follow: characterization of kinetic growth of TGO oxide layer, and microstructural description of this region including morphology, chemical composition and phases constituent of oxides by using of EDS and EBSD method. The basic conclusion was acceleration of degradation process in the case of Gd2Zr2O7 ceramic layer even though the lower thermal conductivity of new type of TBC. The reason of this fact was relate to perovskite oxide formation of GdAlO3 type between ceramic layer and alumina from TGO layer.
15
Content available remote Degradacja powłokowych warstw barierowych TBC typu DLC 8YSZ/Gd2Zr2O7
Moskal G.
Ochrona przed Korozją
|
2011
|
nr 6
363-366
PL
W artykule dokonano oceny mechanizmu degradacji powłokowych barier cieplnych typu DLC 8YSZ/ Gd2Zr2O7 w warunkach utleniania statycznego w temperaturze 1100 [oC]. Badania przeprowadzono w zakresie obejmującym ocenę kinetyki wzrostu tlenków typu TGO oraz charakterystyki tego obszaru metodami mikroskopii świetlnej, skaningowej wraz z oceną składu chemicznego i fazowego w mikroobszarach metodami odpowiednio EDS i EBSD. Stwierdzono, że układ dwuwarstwowy ceramiki zewnętrznej charakteryzuje się zdecydowanie niższą wartością przewodnictwa cieplnego, a kinetyka wzrostu oraz sam proces degradacji systemu TBC przebiega w sposób porównywalny do warstw konwencjonalnych typu 8YSZ. W konsekwencji, w rzeczywistych warunkach eksploatacji, temperatura powierzchni warstwy podkładowej powinna być zdecydowanie niższa, niż w przypadku warstwy standardowej typu 8YSZ, przy równoczesnym identycznym składzie fazowym tlenków w strefie TGO.
EN
Degradation mechanism of double layer ceramic thermal barrier coatings of 8YSZ/ Gd2Zr2O7 type during static oxidation test at 1100 [oC] in air was characterized in this article. The investigation range included characterization of kinetic growth of TGO oxide layer, and microstructural description of this region with morphology, chemical composition and phases constituent of oxides by using of EDS and EBSD method. The basic conclusion was as follow: degradation process in the case of DLC TBC of 8YSZ/ Gd2Zr2O7 type in TGO area is comparable to the conventional system of 8YSZ system but the thermal conductivity of DLC system is much lower. In consequence, in real conditions of exposure, the temperature of bondcoat should be much lower than in the case of conventional 8YSZ TBC system with the same phases constituent of TGO zone.
16
Technologia i mikrostruktura powłokowej bariery cieplnej uzyskanej metodami natryskiwania plazmowego i aluminiowania gazowego na stopie Re 80
Nowotnik A., Góral M., Filip R., Sieniawski J.
Inżynieria Materiałowa
|
2011
|
Vol. 32, nr 4
645-647
PL
Intensywny rozwój przemysłu lotniczego związany ze zwiększeniem się liczby pasażerów determinuje opracowywanie nowocześniejszych konstrukcji silników lotniczych. Obecnie najbardziej zaawansowanym sposobem ochrony powierzchni łopatek turbin oraz elementów komory spalania przed wysoką temperaturą oraz oddziaływaniem korozyjnym spalin jest stosowanie powłokowych barier cieplnych. Powłoki złożone są z dwóch warstw pełniących odmienne funkcje. Powłokę wewnętrzną stanowi warstwa aluminidkowa uzyskiwana metodami dyfuzyjnymi lub wieloskładnikowy stop typu MeCrAlY. Chroni ona materiał podłoża przed utlenianiem i kompensuje różnice we właściwościach fizycznych pomiędzy warstwą zewnętrzną a materiałem podłoża. Warstwa zewnętrzna zapewnia izolację cieplną - tworzy ją tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru. W artykule przedstawiono charakterystykę mikrostruktury powłokowej bariery cieplnej o budowie gradientowej, wielowarstwowej, wytworzonej na powierzchni odlewniczego nadstopu niklu typu Re 80. Międzywarstwę wytworzono w procesie natryskiwania plazmowego (APS) wieloskładnikowego stopu typu MeCrAlY, który następnie poddano aluminiowaniu metodą gazową. Analiza mikrostruktury i składu chemicznego wykazała zwiększenie zawartości aluminium w strefie przypowierzchniowej (do ok. 40% at.) i powstanie fazy NiAl. Stwierdzono obecność licznych tlenków typowych dla procesu natryskiwania plazmowego w warunkach ciśnienia atmosferycznego (APS). Wytworzona warstwa pośrednia miała budowę charakterystyczną dla procesu niskoaktywnego. Zewnętrzną warstwę ceramiczną (tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru) osadzono metodą natryskiwania plazmowego APS. Uzyskana wielowarstwowa powłokowa bariera cieplna może stanowić alternatywę dla konwencjonalnych powłok TBC stosowanych na elementach komory spalania i złożonych z międzywarstwy na bazie stopu MeCrAlY oraz warstwy ceramicznej ZrO2-Y2O3. Niewielka grubość powłoki w porównaniu z konwencjonalnymi powłokami TBC natryskiwanymi plazmowo pozwoli na jej zastosowanie również do ochrony powierzchni łopatek turbiny silnika lotniczego.
EN
Dynamical development of aviation industry is connected with the increase of passengers quantity and determines the research on more advanced aircraft engines construction. The usage of thermal barrier coatings (TBC) is the most advanced way of protecting the turbine blade surface and combustion chamber elements, against high temeprature and corrosive influence of the exhaust gases. The TBC coatings consist of two layers, that introduce different functionality. The aluminide layer obtained with diffusive methods or multicomponent MeCrAlY alloy form the inner layer. It protects the base material against oxidation and compensates the differences in physical properties between the outer layer and the base material. The outer layer is yttrium oxide stabilized zirconium oxide. It provides the thermal isolation. One introduced in the article the microstructure characteristics of the thermal barrier coating with the gradient, mulitlayer structure, obtained on the surface of Re 80 nickel superalloy. The bond-coat was deposited during the plasma spraying process in the conditions of atmospheric pressure (APS) of the multicomponent MeCrAlY alloy, followed by submission it to the gasaluminizing process. The microstructure and chemical composition analysis proofed the increase of aluminium content in the near-surface zone (up to 40% at.) and the formation of grains of the NiAl phase. One confirmed the existence of many other oxides, characteristic for the plasma spraying proces under atmospheric pressure (APS). The structure of created bond-coat was characteristic for the low activity processes. The outer ceramic layer (yttrium oxide stabilized zirconium oxide) wad deposited with a use of APS plasma spraying method. The obtained mulitlayer thermal barrier coating will create the alternative for the conventional TBC coating, which includes the bond-coat, formed on the basis of MeCrAlY alloy, and the ceramic ZrO2-Y2O3 layer used for combustion chamber elements. Small thickness of the coating, in comparison to the conventional TBC coatings obtained during the plasma spraying process, will enable its application for protection of surface of the turbine blade in the construction of aircraft engines.
17
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.
18
Content available remote Modeling of residual stresses developed in thermal barrier coatings during thermal cycling
Srivathsa B., Alam M. Z., Kamat S. V., Das D. K.
International Journal of Applied Mechanics and Engineering
|
2011
|
Vol. 16, no 3
869-883
EN
Thermal barrier coatings (TBCs) are widely used on Ni-based superalloy components of gas turbine engines. Although several mechanisms for the failure of the TBCs have been suggested, it is largely accepted that the durability of these coatings is primarily determined by the residual stresses that are introduced due to the growth of the TGO during operation. In the present study, the residual stress build-up in a TBC system during thermal cycling is modeled. A two-dimensional plane strain finite element analysis is carried out. The model includes both flat and undulated growth fronts for the TGO layer. The stress distribution pattern in the TBC system in the case of a planar TGO front was found to be markedly different from that of an undulated front. The ceramic layer was found to be prone to delamination at concave undulations.
19
Content available remote Diffraction and Microscopic Studies on the Structure of Plasma Sprayed Coatings Containing Composites based on Al2O3
Górski L., Pawłowski A., Wiśniewski Z.
Archives of Metallurgy and Materials
|
2010
|
Vol. 55, iss. 1
287-292
EN
Plasma sprayed coatings of thermal barrier type (TBC) based on A1203 and Zr02 with metallic bondcoat are studied by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy. Phase transitions and presence of various layers : amorphous, nano and polycrystalline of equiaxial and columnar shape are observed. Local fluctuations of chemi-cal and phase composition are mainly connected with the conditions of plasma spraying process. In the result of thermal treatment changes directed to morę ordered state occur.
PL
Powłoki natryskiwane plazmowo typu barier termicznych na bazie A1203 i Zr02 zawierające metaliczną warstwę wiążącą badane były metodami dyfrakcji rentgenowskiej oraz skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Zaobserwowano występowanie przemian fazowych oraz obecność oddzielnych warstw: amorficznych, nanokrystalicznych oraz polikrystalicznych charakteryzujących się równoosiowymi i kolumnowymi kształtami krystalitów. Lokalne fluktuacje składu chemicznego i fazowego są związane z warunkami procesu natryskiwania plazmowego. Zmiany zachodzące w wyniku obróbki termicznej powłok prowadzą do stanu bardziej uporządkowanego.
20
Content available remote Thermal barrier ZrO2 - Y2O3 obtained by plasma spraying method and laser melting
Kobylańska-Szkaradek K.
Archives of Materials Science and Engineering
|
2009
|
Vol. 36, nr 1
12-19
EN
Purpose: The aim of the paper is to determine the influence of laser melting upon the selected physical properties of ZrO2 - Y2O3 ceramic coatings deposited by APS (Air Plasma Spraying) method on super-alloys which function as TBC (Thermal Barriers Coatings). Design/methodology/approach: Laser melting which helps eliminate pores and other structural defects of coatings deposited by plasma spraying method should contribute to the improvement of their density and durability as thermal barriers. In order to prove the assumptions made in the paper, coatings featuring varied porosity and deposited upon the nickel base super-alloys surface with the initially sprayed NiCrAlY bond coat have been subjected to laser melting and then their structure, thermal conductivity and thermal life prediction in the conditions of cyclic temperature changes from 20 to 1200°C have been examined. Findings: It has been revealed that the coatings featuring low porosity laser melted on part of their thickness and heated up to about 700°C demonstrate the highest thermal life prediction under the conditions mentioned and at slightly lower thermal conductivity. Heating is intended to lower the structural stresses which are connected with the change of ceramic volume at crystallization as well as thermal stresses resulting from varied expansion of coating and metal substrate. Research limitations/implications: Low wettability of metal by ceramic which results from various surface tensions of these materials is the cause of their lower adhesion to the substrate during laser melting all through their thickness. It is so because delaminations occur between phases the boundary and cracks. Practical implications: The worked out conditions of laser melting might be used in the process of creation of ZrO2 - Y2O3 coats which feature high working durability upon super-alloy elements. Originality/value: It has been found that homogenization of chemical composition of coatings occurs during laser melting leading to the reduction of ZrO2 - Y2O3 phase with monoclinic lattice participation as well as to the reduction of structural stresses which accompany this phase transformation during heating and cooling process.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.