Abstract:
Termal bariyer kaplamalar, yüksek sıcaklığa maruz kalan parçaların korunmasında
yaygın olarak kullanılmaktadır. Termal bariyer kaplama sistemi bağ katman ve
seramik üst katman olarak iki farklı katmandan oluşmaktadır. Bağ katman altlık
malzemeyi oksidasyondan korurken, seramik üst katman düşük termal iletkenlik
özelliği ile parçaları yüksek sıcaklık etkisinden korumaktadır. Plazma püskürtme ile
üretilen zirkonya esaslı seramik üst katman kaplamaların yüzeyleri pürüz, porozite
ve çatlaklar gibi yapısal süreksizlikler içermekte olup kaplamaların sıcak korozyon
ve oksidasyona karşı direncini azaltmaktadır. Çalışmanın temel amacı, kaplamadaki
yapısal süreksizlikleri lazer yardımıyla en az seviyeye indirmektir. Çalışmada,
zirkonya esaslı, itriya ile kararlı hale getirilmiş zirkonya (YSZ), serya-itriya ile
kararlı hale getirilmiş zirkonya (CYSZ) ve lantan zirkonat (LZ) kaplamalar plazma
püskürtme tekniği ile üretilmiş ve bu kaplamaların optimum lazer yüzey
modifikasyon parametreleri belirlenmiştir. Lazer modifikasyon işlemi için seçilen
lazer gücü, tarama hızı ve lazer mesafesi parametreleri değiştirilerek seramik üst
katman yüzeyinde kaplama tabakasından ayrılmamış, çatlaksız ve yoğun bir mikro
yapı elde edilmeye çalışılmıştır. Her bir parametre ile yapılan lazer yüzey
modifikasyon tarama izleri elektron mikroskobu ile kesitten ve yüzeyden mikro
yapısal olarak incelenmiştir. Elde edilen karakterizasyon sonuçları neticesinde, tüm
kaplamalar için lazer gücü %10’dan %24’e doğru arttıkça yüzey üzerinde çatlakların
sınırlandırdığı alanların büyüdüğü, yüzeyde oluşan krater benzeri çukurlukların
azaldığı görülmüştür. Ortalama 200 mikron kalınlığında olan kaplama kesitlerinden
alınan mikro yapı görüntüleri incelemesinde lazerle modifikasyon sonrası yaklaşık
30 mikron kalınlığında katman için sırasıyla en uygun lazer parametreleri; YSZ için
%22 lazer gücü (77,7 W), 120 mm/s tarama hızı, 220 mm lazer mesafesi, CYSZ için
%12 lazer gücü (36,5 W), 120 mm/s tarama hızı, 220 mm lazer mesafesi, LZ için ise
%10 lazer gücü (28 W), 140 mm/s tarama hızı, 200 mm lazer mesafesi olarak
belirlenmiştir. Lazerle gerçekleştirilen tam yüzey taraması sonucunda ise; artan ısı
girdisi nedeniyle meydana gelen genleşme farklılıkları, üretimi yapılan bağ katman
yardımıyla ortadan kaldırılmış ve optimizasyon ile hedeflenen, altlık malzemeden
ayrılmamış, büyük çatlak ve boşluk içermeyen, yoğun bir yüzey elde edilmiştir.
