Termal Bariyer Kaplamaların Lazer İle Yüzey Modifikasyonu

Abstract

Çalışmada, farklı işlem koşullarında tek atış olarak lazer uygulamasının termal bariyer kaplama (TBK) yüzeyine, mikroyapısına ve termal olarak büyüyen oksit tabakasının (TGO) büyümesi üzerine etkileri araştırılmıştır. TBK sistemi AISI 321 kodlu paslanmaz çelik altlık malzemesi üzerine yüksek hızlı oksi-yakıt (HVOF) ile spreylenen MCrAlY (M: Ni ve/veya Co) bağlantı katmanı ve atmosferik plazma spreyleme ile püskürtülen seramik üst katmandan (8 %ağ. yitriya ile stabilize edilmiş zirkonyum) oluşmaktadır. Termal bariyer kaplanan numunelere farklı işlem koşullarında tek atış olarak sürekli CO2 lazer uygulanmıştır. Lazer uygulaması sonrasında tüm numuneler hava ortamında 1100 0C’de 50, 100 ve 200 saat olmak üzere oksidasyon testine maruz bırakılmıştır. Numunelerin yüzeyleri ve kesitleri hazırlanarak mikroyapısal değişimleri optik ve alan emisyon tabancası-tarama elektron mikroskobunda (FEG-SEM) incelenmiştir. Oksit oluşumlarını, zirkonyumun faz kararlılığını tespit etmek için XRD ve elementel analiz için EDS analizleri kullanılmıştır.

In this study, the effects of laser treatment with single shot at different operating conditions on thermal barrier coating (TBC) surface, microstructure and thermally grown oxide (TGO) growth are investigated. The TBC system consisted of a metallic (MCrAlY) BC deposited by high velocity oxy-fuel (HVOF) system on AISI 321 stainless steel substrate and ceramic (8wt % yttria-stabilized zirconia) top coat deposited by air plasma spray (APS). The TBC deposited specimens are exposed to continious wave CO2 laser at different operating conditions by single shot. After deposition of TBC and laser treatment, both as sprayed and laser treated specimens are exposed to thermal oxidation test and heated in air environment for 50, 100 and 200 hours at 1100 0C. As sprayed and laser treated coatings’ surfaces and cross-sections were prepared and examined with optical microscope and Field emission gun-scanning electron microscope (FEG-SEM) in order to determine microstructural modifications. Energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) and x-ray diffractometry (XRD) are used in order to make elemental analyses, to observe oxide formations and phase stability of zirconia.