YSZ Termal Bariyer Kaplamanın Elektroforetik Nano-YSZ Kaplama ile Korozyon Direncinin İyileştirilmesi
Abstract views: 126
/ 
PDF downloads: 72
DOI:
https://doi.org/10.59287/ijanser.740Keywords:
Termal Bariyer Kaplama, Elektroforetik Biriktirme, İleri Seramikler, Nano Toz, Camsı Eriyik Korozyonu, Sıcak KorozyonAbstract
Termal bariyer kaplamalar başta jet motorları olmak üzere türbinlerde kanatçık, egzoz ve yanma odası duvarı gibi sıcaklığa maruz kalan parçaların korunmasında kullanılmaktadır. Yüksek ısıl dayanımı, düşük ısı iletkenliği, yüksek termal şok dayanımı ve mikro yapısal özelliklerinden dolayı %7-8 itriya ile kararlı hale getirilmiş zirkonyum oksit (YSZ) malzemesi termal bariyer olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Çalışma kapsamında, atmosferik plazma sprey (APS) yöntemi aracılığıyla üretilen YSZ kaplamanın üzerine elektroforetik biriktirme (EPD) yöntemi ile nano-YSZ kaplanmış ve sürekli, yoğun mikro yapı özelliklerine sahip bir seramik katman elde edilmiştir. Üretilen nano kaplamaların üzerine belirli oranda kalsiyum, magnezyum, alüminyum ve silisyum tozları (CMAS) ve V2O5-Na2SO4 tozları konularak 1050 °C’de kutu fırında 6 saat tutularak sırasıyla CMAS ve sıcaklık korozyonu testlerine tabi tutulmuştur. Korozyon sonrası ve öncesi kaplamaların mikro yapıları, yüzey pürüzlülükleri, porozitesi alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FESEM) ve taramalı elektrom mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Enerji Dağılım Spektroskopisi (EDS) analizi sonuçlarına göre nano-YSZ kaplanmış numunelerde korozyon ürünlerinin bağ katmana difüzyonu önemli ölçüde düşürmüştür. X ışınları analizi (XRD) sonuçlarında, itriya (Y2O3) ve V2O5 bileşiğinin reaksiyona girerek YVO4 bileşiği oluşturduğu görülmüştür. Çalışma sonucunda yüzeydeki ve yüzey derinliklerinde çatlak ve porozite miktarları geleneksel termal bariyer kaplamalara kıyasla oldukça düşük çıkmıştır. Yoğun bir katman üretilmiştir, izotermal CMAS ve izotermal sıcak korozyon testleri sonucunda YSZ performansı iyileştirilmiştir.
Downloads
References
B. Liu vd., “Advances on strategies for searching for next generation thermal barrier coating materials”, J Mater Sci Technol, c. 35, sy 5, ss. 833-851, May. 2019, doi: 10.1016/J.JMST.2018.11.016.
“Coatings for Turbine Blades”. https://www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2003/Superalloys/coatings/index.html (erişim 12 Kasım 2022).
C. Qian, X. Kou, C. Pei, ve Z. Chen, “Topcoat thickness measurement of thermal barrier coating using grating laser acoustic spectrum method”, Ceram Int, c. 48, sy 3, ss. 3676-3684, Şub. 2022, doi: 10.1016/J.CERAMINT.2021.10.149.
M. Karabaş, “‘Lantan Zirkonat esaslı termal bariyer kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu’ - Doktora tezi - İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü”, 2016.
A. Avcı, “Termal bariyer kaplamaların oksidasyon ve sıcaklık korozyonu davranışlarının incelenmesi”, 2015.
H. Guo, Y. Wang, L. Wang, ve S. Gong, “Thermo-physical properties and thermal shock resistance of segmented La 2Ce 2O 7/YSZ thermal barrier coatings”, Journal of Thermal Spray Technology, c. 18, sy 4, ss. 665-671, Ara. 2009, doi: 10.1007/S11666-009-9350-1.
X. Q. Cao, R. Vassen, ve D. Stoever, “Ceramic materials for thermal barrier coatings”, J Eur Ceram Soc, c. 24, sy 1, ss. 1-10, Oca. 2004, doi: 10.1016/S0955-2219(03)00129-8.
L. Chen, P. Wu, P. Song, ve J. Feng, “Potential thermal barrier coating materials: RE3NbO7 (RE=La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy) ceramics”, Journal of the American Ceramic Society, c. 101, sy 10, ss. 4503-4508, Eki. 2018, doi: 10.1111/JACE.15798.
M. Ahmadi ve H. Aghajani, “Structural characterization of YSZ/Al2O3 nanostructured composite coating fabricated by electrophoretic deposition and reaction bonding”, Ceram Int, c. 44, sy 6, ss. 5988-5995, Nis. 2018, doi: 10.1016/j.ceramint.2017.12.185.
K. Kakaei, M. D. Esrafili, ve A. Ehsani, “Graphene and Anticorrosive Properties”, Interface Science and Technology, c. 27, ss. 303-337, Oca. 2019, doi: 10.1016/B978-0-12-814523-4.00008-3.
M. Ahmadi ve H. Aghajani, “Suspension characterization and electrophoretic deposition of Yttria-stabilized Zirconia nanoparticles on an iron-nickel based superalloy”, Ceram Int, c. 43, sy 9, ss. 7321-7328, Haz. 2017, doi: 10.1016/j.ceramint.2017.03.035.
S. Morelli vd., “CMAS corrosion of YSZ thermal barrier coatings obtained by different thermal spray processes”, J Eur Ceram Soc, c. 40, sy 12, ss. 4084-4100, Eyl. 2020, doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.04.058.
Z. Wang, J. Zhang, S. Han, ve J. Liu, “Corrosion resistance of modified YSZ coatings subjected to CMAS attacks”, Surface Engineering, c. 38, sy 4, ss. 393-401, 2022, doi: 10.1080/02670844.2022.2096183.
G. Mehboob, M. J. Liu, T. Xu, S. Hussain, G. Mehboob, ve A. Tahir, “A review on failure mechanism of thermal barrier coatings and strategies to extend their lifetime”, Ceram Int, c. 46, sy 7, ss. 8497-8521, May. 2020, doi: 10.1016/J.CERAMINT.2019.12.200.
M. Karabaş, E. Bal, ve Y. Taptik, “Hot corrosion behaviour of plasma sprayed alumina + YSZ particle composite coating”, Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, c. 53, sy 5, ss. 859-863, Eyl. 2017, doi: 10.1134/S2070205117050069/METRICS.
N. Kumar, S. Mahade, A. Ganvir, ve S. Joshi, “Understanding the influence of microstructure on hot corrosion and erosion behavior of suspension plasma sprayed thermal barrier coatings”, Surf Coat Technol, c. 419, s. 127306, Ağu. 2021, doi: 10.1016/J.SURFCOAT.2021.127306.
L. Mostafapour, S. Baghshahi, M. Rajabi, S. M. Siahpoosh, ve F. Esfehani, “Kinetic evaluation of YSZ/Al2O3 nanocomposite coatings fabricated by electrophoretic deposition on a nickel-based superalloy”, Processing and Application of Ceramics, c. 15, sy 1, ss. 1-10, 2021, doi: 10.2298/PAC2101001M.
R. A. Abbas, S. A. Ajeel, M. A. Ali Bash, ve M. J. Kadhim, “Optimizing Coating Thickness of Electrophoretic Deposition Overlay on Plasma Sprayed YSZ Coating Using Taguchi Method”, içinde IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, IOP Publishing Ltd, Oca. 2022. doi: 10.1088/1755-1315/961/1/012060.
Y. Wu vd., “Comparison of CMAS corrosion and sintering induced microstructural characteristics of APS thermal barrier coatings”, J Mater Sci Technol, c. 35, sy 3, ss. 440-447, Mar. 2019, doi: 10.1016/j.jmst.2018.09.046.
R. D. Desiati, A. Anawati, ve E. Sugiarti, “Microstructural and mechanical characteristic of ceramic composite coating developed by electrophoretic deposition”, IOP Conf Ser Mater Sci Eng, c. 1098, sy 6, s. 062073, Mar. 2021, doi: 10.1088/1757-899x/1098/6/062073.
O. Khanali, S. Ariaee, M. Rajabi, ve S. Baghshahi, “An investigation on the properties of YSZ/Al2O3 nanocomposite coatings on Inconel by electrophoretic deposition”, J Compos Mater, c. 52, sy 1, ss. 81-89, Oca. 2018, doi: 10.1177/0021998317702438.
