Correlación de la microestructura con la tenacidad a la fractura en recubrimientos de barrera térmica (TBC) para aplicaciones de turbinas a gas

Resumen: El sistema de barrera térmica TBCs: compuesto por una superaleación de inconel 625, una capa de anclaje de NiCoCrALY depositada por HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), un recubrimiento de barrera térmica (ZrO2, estabilizada por 6-8%y2O3) aplicado por APS y un óxido crecido térmicamente, predominantemente, α-AL2O3, que se forma entre la capa cerámica y la capa de anclaje, fue expuesto durante 1700 h a una temperatura fija de 1100°C. Se estudió sistemáticamente la variación de las propiedades mecánicas (dureza, módulo de Young y tenacidad a la fractura) en la capa cerámica para 0, 200, 400, 600, 800, 1000 y 1700 h de exposición. Para ello se implementaron las técnicas de nano y microindentación: la primera técnica permitió evaluar la variación de la dureza y el módulo de Young, en la microindentación se lograron desarrollar grietas tipo half penny que sirvieron para determinar la tenacidad a la fractura; con las técnicas de microscopía óptica y electrónica de barrido, se midieron las longitudes de las grietas y se realizó una descripción de su morfología. Se desarrolló una descripción de la evolución de la porosidad, agrietamiento y crecimiento de la capa de óxido (debido a la cinética de oxidación de la capa de anclaje), que tienen efecto en la degradación de la capa cerámica y en todo el sistema TBC. Se encontró que los fenómenos de sinterización, crecimiento de la capa de óxido y transformación de fase, confluyen en un complejo estado de esfuerzos que determinan la vida útil de la capa cerámica. Como era de esperarse, los daños en la capa son proporcionales al tiempo de exposición, y su cuantificación a partir de la tenacidad a la fractura, concuerdan con los valores reportados previamente por otros investigadores. Aunque el espesor de la capa de óxido superó el valor crítico de (colapso de la capa), ésta no presentó delaminación.

• Autores: Maya Rodríguez, Deiby
• Fecha de publicación: 2013
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/20985
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/20985; http://bdigital.unal.edu.co/11692/
• Palabra clave: 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering; TBC; Tenacidad a la fractura; TGO; Transformación de fase; Sinterización; Microgrietas tipo half penny; Nanoindentación; Microindentación; TBC; Half penny microcracks; Fracture toughness; TGO; Phase transformation; Sintering; Nanoindentation; Microindentation
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional