Termal bariyer kaplamaların oksidasyon ve sıcaklık korozyonu davranışının incelenmesi
Investigation of hot corrosion and oxi̇dati̇on behaviour of thermal barrier coatings
Yazar: ALİ AVCI
Danışman: PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alümina seramik = Alumina ceramic ; Termal bariyer kaplama = Thermal barrier coating ; Termik oksidasyon = Thermal oxidation

Özet:
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.  

Anahtar Kelimeler: Termal bariyer kaplama, Termal bariyer kaplamaların oksidasyon ve sıcaklık korozyonu, Plazma sprey kaplama,  YSZ ve Al2O3 kaplamalar

Abstract:
Thermal barrier coatings (TBCs) are finding increasing application (in the most demanding) high-temperature environment of aircraft and industrial engines. They have the capability to improve the durability of engines by reducing the surface temperature of the underlying components. The use of TBCs, along with internal cooling of the underlying super alloy components, enabled advanced gas turbine engines to operate at temperatures even above the melting temperature of the super alloy, with achieving a remarkable increase in the efficiency and performance of engines. This technology has been regarded to improve as one of the most important and effective developments in  the propulsion efficiency of advanced aero engines.
Thermal barrier coatings (TBCs) are widely used on supper alloy substrate typically consist of a metallic MCrAlY bond coat to protect substrate from oxidation, thermal insulating ceramic top coat and thermally grown oxide layer (TGO) at the interface of ceramic top coat and metallic bond coat. In thermal barrier systems Yittria stabilized zirconia (YSZ) is most commonly used for thermal insulating ceramic top coat because of its low thermal conductivity and high thermal expansion coefficient.
TBCs are applied to provide thermal insulating to the hot section components of gas turbine in an attempt to preserve them from thermal deterioration and to improve the performance and operating temperature of the engine.
The coatings powders are mixed in the compositions of wt% YSZ-35-50-65- wt % Al2O3 The mixtures are milled along 3h in alcohol to provide homogenous mixture and kilns dry more 4h. The substrates were applied grit blasting and cleaned by using alcohol before depositing. Bond coat was fabricated by using high velocity oxygen and fuel (HVOF) and the ceramic top coat was fabricated using plasma spray method (PS)

Keywords: Thermal barrier coatings, oxidation and hot corrosion behavior of TBCs, plasma spray coating, ZrO2 and Al2O3 coating