Katkılı La2Zr2O7 Esaslı Seramiklerin Termal Bariyer Kaplama Olarak Kaplanabilirliğinin Araştırılması
Investigation of Coatibility of La2Zr2O7 Based Ceramics as Thermal Barrier Coating
Yazar: Gök, Mustafa; Cihan, Ömer; Karabaş, Muhammet; Temizer, İlker
Dergi: Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Vol. 10 No. 1, 2019
Anahtar kelimeler: Mechanical Engineering ; Makine Mühendisliği ; Plasma spraying,lanthanum zirconate,thermal barrier coating,microstructural characterization,phase analysis ; Plazma spreyleme,lantan zirkonat,termal bariyer kaplama,mikroyapı karakterizasyonu,faz analizi

Günümüzde türbinli ve içten yanmalı motorlardan daha yüksek performans beklentisi, fosil yakıtların hızlı bir şekilde tükeniyor olması, küresel ısınma ve tüm dünyada giderek daha sıkı hale gelen emisyon standartları motor üreticilerinin en büyük problemi olmuştur. Bu problem için getirilen en önemli çözüm yaklaşımı; metalik türbin kanatları ve/veya yanma odası elamanlarının yüzeylerinin düşük termal iletkenliğe sahip seramik esaslı bir termal bariyer kaplama malzemesi ile kaplanmasıdır. Bu sayede motor performansı ve veriminde önemli iyileşmeler meydana gelmektedir. Diğer yandan oldukça düşük termal iletkenliğe sahip olan nadir element katkılı yeni nesil seramik termal bariyer kaplama malzemeleri son yıllarda oldukça dikkat çekmektedir. Bu çalışmada metalik altlık üzerine yüksek hızlı oksi-yakıt püskürtme yöntemi ile metalik bağ katmanı, onun üzerine atmosferik plazma spreyleme yöntemi ile seramik ara katman ve en üst tabakaya da katkılı La2Zr2O7 esaslı seramik üst katmanlar kaplanmıştır. Yapılan taramalı elektron mikroskobu analizlerinde 375 ile 480 μm arasında değişen kalınlıklarda olan çift katmanlı kaplamaların başarılı bir şekilde üretildiği, porozite değerlerinin %10.2 ile 12.5 arasında değiştiği, katmanlar arasındaki ara yüzeylerin metalografik olarak problemsiz ve sürekli olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca yapılan X-ışını kırınım analizlerinde kaplamalarda atmosferik plazma spreyleme işlemi sonrası herhangi bir faz dönüşümü veya kimyasal bozulma meydana gelmediği anlaşılmıştır.

Nowadays, higher performance expectations from turbines and internal combustion engines, rapid extinction of fossil fuels, global warming and increasingly tighter emission standards worldwide are the biggest problem of engine manufacturers. The most important solution approach for this problem is the coating of metallic parts of turbine blades and/or combustion chamber with a thermal barrier coating material having low thermal conductivity. This solution leads to significant improvements in engine performance and efficiency. On the other hand, rare element doped new generation ceramic thermal barrier coating material materials having low thermal conductivity have attracted considerable attention in recent years. In this study, the metallic bond layers have coated on the metallic substrates by using high-speed oxy-fuel spraying method and then La2Zr2O7 based ceramic top layers have coated as double layered by using atmospheric plasma spraying method. In the scanning electron microscope analyses, it was found that the thicknesses of the ceramic top layers ranging from 375 to 480 μm and the porosity values were among 10.2 and 12.5%. Moreover, the interfaces between the layers were continuous and there was no metallographically problem. Therefore, it is understood that, La2Zr2O7 based ceramics were successfully coated. In addition, X-ray diffraction analysis revealed that there was no phase transformation or chemical degradation after atmospheric plasma spray process.