Sviluppo di barriere termiche spesse con differenti gradi di porosità
A. Scrivani, A. Lanzi, G. Rizzi, D. Russo, M. Spagnoli, C. C. Berndt, C. Giolli
ABSTRACT
Le barriere termiche (Thermal Barrier Coating – TBC) sono rivestimenti destinati alla protezione di componenti meccanici che operano in condizioni di elevata temperatura ed elevata pressione, generalmente in presenza di agenti corrosivi. In particolare questo tipo di rivestimenti viene applicato per proteggere le parti calde dei motori aeronautici e delle turbine a gas. La fatica termica ad alta temperatura è una delle principali cause di danneggiamento delle barriere termiche. Questo lavoro è dedicato allo sviluppo di barriere termiche spesse (thick thermal barrier coatings – TTBC), definite come ricoprimenti con spessori in un range di 1,5 ÷ 2 mm. Il lavoro è stato indirizzato allo studio della microstruttura e della porosità del top coat ceramico in relazione alla resistenza del sistema alla fatica termica. TBC spesse, con differenti gradi di porosità del top coat ceramico, sono state prodotte utilizzando un bond coat in lega di MCrAlY ed un top coat in YPSZ. Entrambi i rivestimenti sono stati depositati mediante processo Air Plasma Spray. Sono stati preparati quattro diversi rivestimenti TTBC con porosità crescente del top coat ceramico compresa tra l’12,5% ed il 27%, modificando i parametri di deposizione ed in particolare l’energia disponibile nel plasma. Tali rivestimenti hanno superato due differenti test di fatica termica secondo le specifiche di due importanti produttori di turbine (Original Equipment Manufacturer – OEM), indipendentemente dalla porosità. Il processo di deposizione sviluppato risulta quindi robusto e permette di ottenere un ricoprimento TBC caratterizzato da elevata resistenza alla fatica termica.
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