Fonksiyonel derecelendirilmiş Al2O3 CYZS termal bariyer kaplamaların cmas ve sıcak korozyon özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, fonksiyonel derecelendirilmiş sekiz katmandan (FD8) oluşan alümina/serya-itriya ile stabilize edilmiş zirkonya (Al2O3/CYSZ) ve referans olarak tek katmanlı CYSZ termal bariyer kaplamalar (TBK) üretilmiştir. Termal bariyer kaplama numuneleri, bağ katmanı için yüksek hızlı oksi-yakıt (HVOF) ve seramik üst katman için atmosferik plazma spreyleme (APS) cihazları ile ticari tozlar kullanılarak spreylenmiştir. Çalışmanın temel amacı, üretilen kaplamaların CMAS tozu ve sıcak korozyon tuzlarına karşı dirençlerini belirlemektir. Bu amaçla TBK'lara termal çevrim ve termal gradyan testleri olmak üzere iki farklı termal test uygulanmıştır. Testlerde gaz türbin motorları sıcak bölgesinde kullanılan TBK'ların çevresel hasar mekanizmasını oluşturan CMAS ve sıcak korozyon bileşenlerinin varlığındamotor çalışma şartlarını simüle etmek amaçlanmıştır. Bundan dolayı TBK seramik üst katmanı yüzeyine CMAS ve sıcak korozyon toz + tuz bileşenleri aynı anda yerleştirilerek üst yüzeyden lazer ışını ile 1200 °C'ye ısıtma ve altlık arka yüzeyinden de sırasıyla su ve hava soğutma sayesinde oluşturulan statik termal gradyan ve dinamik termal çevrim testleri uygulanmıştır. Ayrıca TBK yüzeyleri lazer ışını ile terkar ergitilerek lazer yüzey modifikasyonu yapılmış ve bu numunere de aynı testler uygulanarak lazer yüzey modifikasyonunun etkisi belirlenmiştir. Lazer yüzey modifikasyonu parametreleri CYSZ numunesi için lazer gücü, güç yoğunluğu, lazer mesafesi, spot çapı ve tarama hızları sırasıyla 360 W, 90 W/cm2, 5,5 cm, 2,2 mm ve 170 mm/s olarak belirlenmiştir.