Termal bariyer kaplamalarda bağ tabakasının farklı yöntemlerle üretilmesi ve özelliklere etkisi

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.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

Nanoporoz platinyumun elektrolizi ve karekterizasyonu

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Günümüzde çalışılmış yada teknolojik olarak kullanılmakta olan malzemelerin birçoğu elektronik olarak nötr, pozitif veya negatif elektrik şarjları dengededir. Bu malzemelerin özellikleri atomik özelliklerinin modifiye edilmesi ile değiştirilebilir.Nötr durumdan şarj yoluyla sapmalarda malzemelerin özelliklerinin değiştirilmesi seçeneği üzerine çok fazla ilgi gösterilmemiştir. Nötr şarjdan benzeri sapmalar farklı kimyasal kompozisyonlarla birlikte malzemelerin ara yüzeyleri arasında boşluk şarjları ile ya da aşırı voltaj uygulama ile elde edilebilirler.Katı malzemelerin birçok özelliklerinin elektronik yapıya bağlı olarak, nötr şarjdan önemli sapmalar göstermesi, malzemelerde yeni ve henüz çoğunlukla araştırılmamış birçok geliştirilmiş elektrik, ferromanyetik özelliklerinde ortaya çıkmasına neden olmuştur. Özellik değişimlerinde iki nitelik göze çarpar: Dış bir voltaja bağlı olarak ortaya çıkan değişimler ve voltajın kesilmesi ile özelliklerin geri kazanılması. Bu özellikler uygulanan voltajın değiştirilmesi ile düzenlenebilirler. Özellik değişiminin ikinci türü ise sürekli olanlardır. Uygulanan voltajın kesilmesi sonrasında bile aynı özelliği göstermeye devam ederler. Yeni tür atomik yapıya sahip yeni alaşımlar ya da malzemeler kalıcı varyasyonlara örnek olarak verilebilirler. Bu çalışmada, bir elektrokimyasal hücre içerisinde çalışan bir elektrot olarak kullanıldığında ve yüzeyi şarj edildiğinde nanoporlu platinyumun DC elektriksel iletkenliğinde bir değişme gözlemlenmiştir. Nötr hale gelirken sapmalar gösteren katıların mevcut ve mantıklı teknolojik uygulamaları tartışılmıştır.Most materials studied and/or used technologically today are electrically neutral, i.e the positive and negative electric charges are balanced. The properties of these materials are varied prodominantly by modifying the atomic structure.Limited attention has been paid so far to the option of influencing the properties of materials by deviating from charge neutrality. In fact, solids with nanometer-sized microstructures may open the way to generate materials with an excess of a deficit of electrons or holes of up to 0.3 electrons/holes per atom. Such deviations from charge neutrality may be achieved either by means of an extremely applied voltage or by space charges at interfaces between materials with different chemical compositions .As many properties of solid materials depend on their electronic structure, significant deviations from charge neutrality result in materials with new, yet mostly unexplored properties such as modified electric, ferromagnetic, optical etc. properties. In fact, two types of property variations may be distinguished: Variations that last as long as the external voltage is applied and subsequently vanish reversibly once the external voltage is removed. These properties may be tuned by tuning the applied voltage. The second type of property changes are the persistent ones. They remain even if the material returns to the electrically neutral state. New types of alloys or materials with new types of atomic structures seem to be examples of persistent variations. İn this study, a change of the DC electrical conductivity of a nanoporous platinum was observed when surface charge was induced on the nanomaterial by making it a working electrode in an electrochemical cell. Existing and reasonable new technological applications of solids deviation from charge neutrality are discussed

Investigation of Oxidation Behavior of Plasma Sprayed Ceramic Based Coatings

Termal bariyer kaplamalar (TBC), gaz türbin motorlarındaki türbin bıçak ve kanatçıkları gibi parçaları yüksek sıcaklık etkisiyle oluşan oksidasyon ve korozyon hasarlarından korumak ve türbinlerde yüksek performans ve verimlilik sağlanması amacıyla havacılık endüstrisinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Genel olarak bir TBC sistemi; süperalaşım altlık malzeme üzerine üretilen MCrAlY içerikli metalik bir bağ kaplama ve bu kaplamanın üzerine uygulanan seramik bir üst kaplama yapısından meydana gelmektedir. Bu sistemde, seramik esaslı üst kaplama sıcaklık yalıtımı sağlanması görevi görürken, metalik bağ kaplama ise seramik üst kaplamanın yapışmasının sağlamasının yanında altlık malzemeyi de yüksek sıcaklık koşullarında oksidasyon ve korozyon gibi hasarlara karşı korumaktadır. Bu çalışmada, gaz türbin motorlarında servis esnasında gerçekleşen oksidasyon şartlarının görülebilmesi amacıyla Atmosferik Plazma Sprey (APS) tekniği kullanılarak CoNiCrAlY içerikli bir metalik bağ ve itriya ile stabilize edilmiş zirkonya (YSZ) içerikli seramik bir üst kaplama yapısı süper alaşım altlık malzeme üzerine üretilerek bir TBC sistemi oluşturulmuştur. Üretilen TBC yapısının, 1000 °C’de farklı zaman süreçlerinde oksidasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Oksidasyon sonrası TBC’lerdeki mikroyapısal değişim, taramalı elektron mikroskopu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Oksidasyon testleri sonrasında bağ ve üst kaplama ara yüzeyinde meydana gelen ve ısıl olarak büyüyen bir oksit (TGO) tabakasının oluştuğu görülmüştür. Artan oksidasyon süresi sonrasında oluşan oksit tabakasının kalınlığı artış göstermiştir

Investigation of Oxidation Behavior of Plasma Sprayed Ceramic Based Coatings

Termal bariyer kaplamalar (TBC), gaz türbin motorlarındaki türbin bıçak ve kanatçıkları gibi parçaları yüksek sıcaklık etkisiyle oluşan oksidasyon ve korozyon hasarlarından korumak ve türbinlerde yüksek performans ve verimlilik sağlanması amacıyla havacılık endüstrisinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Genel olarak bir TBC sistemi; süperalaşım altlık malzeme üzerine üretilen MCrAlY içerikli metalik bir bağ kaplama ve bu kaplamanın üzerine uygulanan seramik bir üst kaplama yapısından meydana gelmektedir. Bu sistemde, seramik esaslı üst kaplama sıcaklık yalıtımı sağlanması görevi görürken, metalik bağ kaplama ise seramik üst kaplamanın yapışmasının sağlamasının yanında altlık malzemeyi de yüksek sıcaklık koşullarında oksidasyon ve korozyon gibi hasarlara karşı korumaktadır. Bu çalışmada, gaz türbin motorlarında servis esnasında gerçekleşen oksidasyon şartlarının görülebilmesi amacıyla Atmosferik Plazma Sprey (APS) tekniği kullanılarak CoNiCrAlY içerikli bir metalik bağ ve itriya ile stabilize edilmiş zirkonya (YSZ) içerikli seramik bir üst kaplama yapısı süper alaşım altlık malzeme üzerine üretilerek bir TBC sistemi oluşturulmuştur. Üretilen TBC yapısının, 1000 °C’de farklı zaman süreçlerinde oksidasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Oksidasyon sonrası TBC’lerdeki mikroyapısal değişim, taramalı elektron mikroskopu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Oksidasyon testleri sonrasında bağ ve üst kaplama ara yüzeyinde meydana gelen ve ısıl olarak büyüyen bir oksit (TGO) tabakasının oluştuğu görülmüştür. Artan oksidasyon süresi sonrasında oluşan oksit tabakasının kalınlığı artış göstermiştir

Investigation of Microstructural Properties of Thermal Barrier Coating (TBC) System Consisting of YSZ Topcoat and NiCrAlY Bond Coat

Termal bariyer kaplamalar (TBC), endüstriyel gaz türbinlerinde ve hava araçlarının türbin motorlarının sabit ve hareketli parçalarında, esas işlevi gören malzemeyi sıcak gazların olumsuz etkilerinden korumak ve termal verimi artırmak amaçlarıyla kullanılmaktadırlar. Bir TBC sistemi tipik olarak; istenen amaca hizmet eden altlık malzemeden, ısıl yalıtım sağlayan seramik bir üst kaplamadan, altlık malzemeyi oksitlenmeye karşı koruyan ve üst kaplama ile altlık malzeme arasındaki termal uyumsuzluğu önleyen metalik bir bağ kaplamadan ve kaplama prosesiyle başlayıp servis koşullarında büyümeye devam eden bir oksit tabakasından oluşmaktadır. Bu çalışmada, ağırlıkça %8 oranında yitriya ile kararlı hale getirilmiş zirkonya (8YSZ; ZrO2-8Y2O3) içerikli üst kaplamalar APS (Atmosferik Plazma Sprey) yöntemiyle ve NiCrAlY içerikli metalik bağ kaplamalar HVOF (Yüksek Hız Oksi Yakıt) yöntemi kullanılarak üretilmiştir. TBC sisteminin mikroyapısal özellikleri, porozite oranları ve mikrosertlik ölçümleri sırasıyla, taramalı elektron mikroskobu (SEM), mikroyapı analiz yazılımı ve mikrosertlik test cihazları kullanılarak gerçekleştirilmiştir

Investigation of Microstructural Properties of Thermal Barrier Coating (TBC) System Consisting of YSZ Topcoat and NiCrAlY Bond Coat

Termal bariyer kaplamalar (TBC), endüstriyel gaz türbinlerinde ve hava araçlarının türbin motorlarının sabit ve hareketli parçalarında, esas işlevi gören malzemeyi sıcak gazların olumsuz etkilerinden korumak ve termal verimi artırmak amaçlarıyla kullanılmaktadırlar. Bir TBC sistemi tipik olarak; istenen amaca hizmet eden altlık malzemeden, ısıl yalıtım sağlayan seramik bir üst kaplamadan, altlık malzemeyi oksitlenmeye karşı koruyan ve üst kaplama ile altlık malzeme arasındaki termal uyumsuzluğu önleyen metalik bir bağ kaplamadan ve kaplama prosesiyle başlayıp servis koşullarında büyümeye devam eden bir oksit tabakasından oluşmaktadır. Bu çalışmada, ağırlıkça %8 oranında yitriya ile kararlı hale getirilmiş zirkonya (8YSZ; ZrO2-8Y2O3) içerikli üst kaplamalar APS (Atmosferik Plazma Sprey) yöntemiyle ve NiCrAlY içerikli metalik bağ kaplamalar HVOF (Yüksek Hız Oksi Yakıt) yöntemi kullanılarak üretilmiştir. TBC sisteminin mikroyapısal özellikleri, porozite oranları ve mikrosertlik ölçümleri sırasıyla, taramalı elektron mikroskobu (SEM), mikroyapı analiz yazılımı ve mikrosertlik test cihazları kullanılarak gerçekleştirilmiştir

Investigation of hot corrosion behavior of thermal barrier coating (TBC) systems with rare earth contents

Thermal barrier coatings (TBCs) are extensively used to protect critical components such as aircraft turbines to provide thermal insulation at elevated temperatures. At high operating temperatures, damage mechanisms such as oxidation and hot corrosion result in spallation of TBC system. The spallation occurs due to the phase transformation during penetration of hot corrosion salts to top coat. YSZ is mainly used as top coat material for TBC systems. However, YSZ cannot be used in temperature higher than 1000 °C. More superior efficiency of gas turbine engines will demand a new generation materials for TBC systems. Nowadays, rare earth zirconates, Gd 2 Zr 2 O 7 ,La 2 Zr 2 O 7 , YSZ/Gd 2 Zr 2 O 7 , and YSZ/La 2 Zr 2 O used as ceramic top coat materials in gas turbine engine components owing to their superior thermal isolation and hot corrosion resistance properties. In this study, hot corrosion mechanism, rare earth zirconates, and their properties as well as their hot corrosion behavior in TBCs were investigated based on literature studies.This investigation was financially supported by Scientific Research Projects (BAP) Coordinatorship of Karabuk University with the project code of KBÜBAP-17-DR-259 and the Scientific and Technological Research Council of Turkey with the project code of TUBITAK, 113R049. This study was carried out as a Ph.D. thesis by Yasin Ozgurluk in the Graduate School of Natural and Applied Science at the University of Karabuk, Turkey