Termal bariyer kaplamaların oksidasyon ve sıcaklık korozyonu davranışlarının incelenmesi

Abstract

Termal bariyer kaplamalar yüksek sıcaklıkta çalışan hava araçlarının ve endüstriyel motorların sıcağa maruz kalan parçalarında uygulama alanı bulmaktadır. Termal bariyer kaplamalar, ısıya maruz kalan parçaların yüzey sıcaklığını azaltarak süper alaşım altlık malzemenin ergime noktasına yakın sıcaklarda çalışmasını sağlamakta ve motor verililiğini artırmaktadırlar. Bu teknoloji uçak- uzay araçlarını motorları için çok önem arz etmektedir. Termal Bariyer kaplamalar(TBK), tipik olarak süper alaşım bir altlık malzemesi üzerine kaplı MCrAlY oksidasyon direnci sağlayan bağ katman, ısıl yalıtım sağlayan seramik katman ve bu iki katman arasında oluşan termal büyüyen oksit (TGO)’dan meydana gelmektedir. Termal bariyer sisteminde, seramik üst katman olarak genelde termal yüksek genleşme katsayısı ve düşük termal iletkenliğinden dolayı itriya ile kararlı hale getirilmiş ZrO2 kullanılmaktadır. Termal bariyer kaplamalar, yüksek sıcaklıklarda çalışan gaz türbin parçalarını bozulmalardan korumak ve motor performansını ve giriş sıcaklığını iyileştirmek için sıklıkla kullanılmaktadırlar. Çalışmada, A, Z65A,Z50A, Z35A, Z, YSZ/Al2O3, Z+Z35A+Z50A+Z65A+A, Z+Z35A+A, Z+Z50A+A, Z+Z65A+A şeklinde YSZ ve Al2O3 tozlarından hazırlanmış kaplamalar; sıcaklık korozyonu ve oksidasyon testlerine tabi tutulmuştur. Homojen bir toz karışımı elde etmek için alkol dolu kap içerisinde değirmen ile tozlar 3 saat boyunca karıştırılmış ve fırın içerisinde 140 ˚C’ de 4 saatten fazla bir süre tutularak nemi alınmıştır. Bağ katman HVOF yöntemi ile seramik üst katman ise plazma sprey yöntemi ile üretilmiştir. Kaplamaların özellikleri, çevrim sayısı, termal bariyer kaplama etkisi ve yüksek sıcaklıkta geçen zaman açısından incelenmiş olup makro ve mikro yapılarındaki değişiklikler; taramalı elektron mikroskobu (SEM) karakterizasyon incelemesi yapılmıştır.