Investigation of Oxidation Behavior of Plasma Sprayed Ceramic Based Coatings

Abstract

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