Termal bariyer kaplamalarda bağ tabakasının farklı yöntemlerle üretilmesi ve özelliklere etkisi

Abstract

Bu çalışmada, CoNiCrAlY bağ ve YSZ (ZrO2+Y2O3) üst kaplama içeriğine sahip termal bariyer kaplama (TBC) sistemleri incelenmiştir. Inconel 718 süper alaşım altlık malzeme üzerine bağ kaplamaların üretiminde; atmosferik plazma sprey (APS), yüksek hız oksi asetilen yakıt (HVOF) ve soğuk gaz dinamik sprey (CGDS) teknikleri kullanılmıştır. Üst kaplamaların üretiminde ise APS tekniği kullanılarak TBC sistemlerinin üretimi sağlanmıştır. Farklı bağ kaplama teknikleriyle üretilen TBC’lerde oksidasyon ve termal çevrim/şok koşulları altında termal olarak büyüyen oksit (TGO) yapısı oluşumu ve büyüme davranışları incelenerek, farklılıklar literatürdeki çalışmalar dikkate alınarak ortaya konulmuştur. Farklı tekniklerle üretimleri gerçekleştirilen TBC’lerin mikro yapısal ve mekanik özellikleri; optik mikroskop, SEM, EDX-elementel haritalama, stereo mikroskop, porozite, XRD, yapışma mukavemeti, mikrosertlik, nanoindentasyon analiz ve ölçümleriyle özellikleri belirlenmiş ve birbirleriyle karşılaştırmaları yapılmıştır. 1000 °C, 1100 °C ve 1200 °C sıcaklıklarda 8, 24, 50 ve 100 saatlik süreçlerde yapılan izotermal oksidasyon testleri ve oksidasyon testlerine paralel olarak gerçekleştirilen termal çevrim/şok testleri sonrasında, oluşan TGO yapısı ve büyüme davranışları incelenerek, açıklamalar getirilmiştir.

In this study, thermal barrier coating (TBC) systems with CoNiCrAlY bond and YSZ (ZrO2+Y2O3) top coating were investigated. In the production of bond coatings on Inconel 718 superalloy substrate material, atmospheric plasma spray (APS), high velocity oxy fuel (HVOF) and cold gas dynamic spray (CGDS) techniques were used, while in the production of top coatings APS technique was used, and TBC systems were produced. The formation and growing behaviors of oxide (TGO) structure thermally growing in TBCs produced by different bond coating techniques under the oxidation and thermal cycle/shock conditions were investigated, and the differences were shown considering the studies in literature. The microstructural and mechanical properties of the TBCs produced by different techniques were determined by optical microscope, SEM, EDX-Maping, stereo microscope, XRD, porosity, adhesion strength, hardness and nanoindentation analysis and measurements were compared with each other. The structure and growth behavior of the TGO, that formed after the isothermal oxidation tests performed at temperatures of 1000 ºC, 1100 ºC and 1200 ºC at periods of 8, 24, 50 and 100 hours and thermal cycle/shock tests carried out in parallel with the oxidation tests, were investigated and explained.