Sicak korozyon ortaminin plazma sprey tekniĞİ İle üretiLMİŞ termal bariyer kaplamalar üzerine etkileri

SICAK KOROZYON ORTAMININ PLAZMA SPREY TEKNİĞİ İLE ÜRETİLMİŞ TERMAL BARİYER KAPLAMALAR ÜZERİNE ETKİLERİ

E.ALTUNCU^a, F.ÜSTEL^b, G.ERDOĞAN^b
aKocaeli Üniversitesi, Borusan Kampusü, Asım Kocabıyık MYO., 41800 Hereke/ Kocaeli, Türkiye,

^bSakarya Üniversitesi, Esentepe Kampusü, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, 54187 Serdivan/Sakarya, Türkiye.
ÖZET: Gaz türbin endüstrisi motorun termal verimliliğini ve dayanıklılığını geliştirmek için sıcak kesitte görev yapan kanatçıklar üzerinde yitriya ile stabilize zirkonya (ZrO₂) esaslı (YSZ) termal bariyer kaplamaların (TBK) kullanımına hızlı bir yönelim olmuştur. Gemicilik ve elektrik üretim sistemlerinde olduğu gibi bazı uygulamalarda yakıt kirliliklerinden kaynaklı eriyik haldeki vanadat-sülfat tuzları termal bariyer kaplamalara yüksek sıcaklılarda korozyona uğratabilir. Sıcak korozyon; kaplama ile gaz ara yüzeyinde eriyik tuzların etkisi sonucunda termal bariyer kaplamalarda ana hasar mekanizmalarından bir tanesidir. Bu tür eriyik tuzlar yitriya (YSZ için stabilizör) ile reaksiyona girebilir ve soğuma esnasında faz dönüşümüne neden olabilir. Bu dönüşüm % 3-5 arasında hacimce genleşmeye neden olarak termal bariyer kaplamaların çatlamasına ve dökülmesine sebep olmaktadır. Bundan başka sıcak korozyon ürünleri termal bariyer kaplamalarda delaminasyona yol açabilmektedir. Bu çalışmada sıcak korozyon ortamının, plazma sprey tekniği ile üretilmiş farklı termal bariyer kaplamalara (yitriya ile ve/veya serya ile stabilize) etkisi incelenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Gaz Türbinleri, Termal Bariyer Kaplamalar, Plazma Sprey, Sıcak Korozyon.

THE EFFECTS OF HOT CORROSIVE ENVIRONMENT ON PLASMA SPRAYED THERMAL BARRIER COATINGS
ABSTRACT: The gas turbine industry is moving strongly toward the use of yttria stabilized ZrO₂ (YSZ) based thermal barrier coatings (TBCs) on hot section vanes/blades to increase engine thermal efficiency and durability. In some applications (e.g., ship propulsion or electricity generation), such TBCs may be corroded by molten vanadate-sulfate deposits from fuel impurities at elevated temperatures. Hot corrosion is one of the main failure mechanisms in thermal barrier coatings (TBCs) which comes as a result of molten salt effect on the coating–gas interface. Such molten salts can react with yttria (the stabilizer component of YSZ) and cause phase transformation during cooling. This transformation is accompanied by 3–5% volume expansion, leading to cracking and spallation of TBCs. Furthermore hot corrosion products can lead to the delamination of TBCs. In this study the effects of the hot corrosion on plasma sprayed various thermal barrier coatings (yittria and/ or ceria stabilized) investigated.
Keywords : Gas Turbines, Thermal Barrier Coatings, Plasma Spray, Hot Corrosion.