Termal bariyer kaplı gaz türbin kanatlarında çalışma esnasında oluşan gerilmelerin modellenmesi ve analizi

Abstract

Bu çalışmada, uçaklarda kullanılan gaz türbinli motorların türbin kanatçıklarına uygulanan bir termal bariyer kaplama sisteminin termal şok davranışı incelenmiştir. Bir termal bariyer kaplama sisteminin termal şok davranışı deneysel olarak incelenmiş ve bulgular ışığında bilgisayar destekli analizi gerçekleştirilmiştir. Termal bariyer kaplama sistemi, paslanmaz çelik altlıktan, itriyum oksit ile kısmen kararlı hale getirilmiş zirkonyum oksitten (YSZ) oluşan bir seramik üst tabakadan ve NiCrAlY metalik bağ tabakadan meydana gelmektedir. Her iki tabakada plazma sprey yöntemiyle uygulanmıştır. Numunelerde oluşan hasarlar, çevrim sayısı, termal gerilmeler ve ısıtma sürecinde geçen zaman açısından incelenmiştir. Deneysel bulgular ışığında modellenen TBK’ nın gerilme analizleri gerçekleştirilmiş ve oluşan çatlakların profilleri ve çatlak ilerleme oranı hesaplanarak kaplama için ömür tayini yapılmıştır.

In this study, thermal shock behavior of the thermal barrier coating system of gas turbine engine’s turbine blade of the planes is evaluated. Thermal shock behavior of the thermal barrier coating system was investigated and computer aided analysis was carried out with the help of the taken information. Thermal barrier coating system consists of stainless steel substrate, ytria stabilized zirconia ceramic top coat and NiCrAlY bond coat. Plasma spray method was used for the coatings. Damages occurred in specimens were figured out by the cycle numbers, thermal stresses and heating time. With the help of experiments, modeled TBC’s stress analyzes were performed and crack profiles and crack growth rates determined. Finally the coating life was appointed.