Ảnh hưởng của Cấu trúc Vi mô đến Tính Chất Nhiệt của Các lớp phủ Rào cản Nhiệt YSZ phun Plasma Treo Ngang

Journal of Thermal Spray Technology - Tập 25 Số 1 - Trang 202-212 - 2016
Ganvir, Ashish1, Curry, Nicholas1, Markocsan, Nicolaie1, Nylén, Per1, Joshi, Shrikant1, Vilemova, Monika2, Pala, Zdenek2
1University West, Trollhättan, Sweden
2IPP, Prague, Czech Republic

Tóm tắt

Phun plasma suspension là một kỹ thuật phun nhiệt tương đối mới để sản xuất các lớp phủ rào cản nhiệt (TBC) tiên tiến và cho phép sản xuất các lớp phủ với nhiều cấu trúc khác nhau - dày đặc, xốp cao, có phần hoặc hình trụ. Nghiên cứu này điều tra các lớp phủ TBC phun plasma treo bằng cách tiêm trục với các thông số quy trình khác nhau. Ảnh hưởng của cấu trúc vi mô đến các tính chất nhiệt là mối quan tâm đặc biệt. Các thử nghiệm bao gồm phân tích cấu trúc vi mô, phân tích pha, xác định độ xốp và phân bố kích thước lỗ rỗng, cũng như đo đạc độ khuếch tán/độ dẫn nhiệt. Kết quả cho thấy quy trình phun plasma treo theo trục cho phép sản xuất các lớp phủ có kiểu dạng hình trụ khác nhau trong các điều kiện xử lý khác nhau. Đã có sự ảnh hưởng đáng kể của các đặc trưng cấu trúc vi mô đến tính chất nhiệt của các lớp phủ. Cụ thể, các thuộc tính cấu trúc vi mô phụ thuộc vào thông số quy trình, chẳng hạn như độ xốp, mật độ cột và kích thước tinh thể, đã được chỉ ra là điều khiển độ khuếch tán nhiệt và độ dẫn nhiệt của lớp phủ.

Từ khóa

#phun plasma treo #lớp phủ rào cản nhiệt #YSZ #cấu trúc vi mô #tính chất nhiệt

Tài liệu tham khảo

citation_journal_title=Surf. Coat. Technol.; citation_title=Current status of thermal barrier coatings—an overview; citation_author=RA Miller; citation_volume=30; citation_issue=1; citation_publication_date=1987; citation_pages=1-11; citation_doi=10.1016/0257-8972(87)90003-X; citation_id=CR1 citation_journal_title=Aerosp. Sci. Technol.; citation_title=Some recent trends in research and technology of advanced thermal barrier coatings; citation_author=U Schulz, C Leyens, K Fritscher, M Peters, B Saruhan-Brings, O Lavigne, J-M Dorvaux, M Poulain, R Mevrel, M Caliez; citation_volume=7; citation_issue=1; citation_publication_date=2003; citation_pages=73-80; citation_doi=10.1016/S1270-9638(02)00003-2; citation_id=CR2 citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Evaluation of the lifetime and thermal conductivity of dysprosia-stabilized thermal barrier coating systems; citation_author=N Curry, N Markocsan, LA stergren, X-H Li, M Dorfman; citation_volume=22; citation_issue=6; citation_publication_date=2013; citation_pages=864-872; citation_doi=10.1007/s11666-013-9932-9; citation_id=CR3 citation_journal_title=Surf. Coat. Technol.; citation_title=Improvement of EB-PVD thermal barrier coatings by treatments of a vacuum plasma-sprayed bond coat; citation_author=U Schulz, O Bernardi, A Ebach-Stahl, R Vassen, D Sebold; citation_volume=203; citation_publication_date=2008; citation_pages=160-170; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2008.08.071; citation_id=CR4 citation_journal_title=Acta Mater.; citation_title=Evolution of thermal properties of EB-PVD 7YSZ thermal barrier coatings with thermal cycling; citation_author=TR Kakuda, AM Limarga, TD Bennett, DR Clarke; citation_volume=57; citation_issue=8; citation_publication_date=2009; citation_pages=2583-2591; citation_doi=10.1016/j.actamat.2009.02.019; citation_id=CR5 citation_journal_title=Surf. Coat. Technol.; citation_title=Effect of morphology on thermal conductivity of EB-PVD PYSZ TBCs; citation_author=AF Renteria, B Saruhan, U Schulz, H-J Raetzer-Scheibe, J Haug, A Wiedenmann; citation_volume=201; citation_issue=6; citation_publication_date=2006; citation_pages=2611-2620; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2006.05.003; citation_id=CR6 citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Next generation thermal barrier coatings for the gas turbine industry; citation_author=N Curry, N Markocsan, X-H Li, A Tricoire, M Dorfman; citation_volume=20; citation_issue=1-2; citation_publication_date=2011; citation_pages=108-115; citation_doi=10.1007/s11666-010-9593-x; citation_id=CR7 citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Column formation in suspension plasma-sprayed coatings and resultant thermal properties; citation_author=K VanEvery, MJM Krane, RW Trice, H Wang, W Porter, M Besser, D Sordelet, J Ilavsky, J Almer; citation_volume=20; citation_issue=4; citation_publication_date=2011; citation_pages=817-828; citation_doi=10.1007/s11666-011-9632-2; citation_id=CR8 citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Application of suspension plasma spraying (SPS) for manufacture of ceramic coatings; citation_author=H Kassner, R Siegert, D Hathiramani, R Vassen, D Stoever; citation_volume=17; citation_issue=1; citation_publication_date=2008; citation_pages=115-123; citation_doi=10.1007/s11666-007-9144-2; citation_id=CR9 citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Deposition and characteristics of submicrometer-structured thermal barrier coatings by suspension plasma spraying; citation_author=A Guignard, G Mauer, R Vassen, D Stover; citation_volume=21; citation_issue=3-4; citation_publication_date=2012; citation_pages=416-424; citation_doi=10.1007/s11666-012-9762-1; citation_id=CR10 citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Review of new developments in suspension and solution precursor thermal spray processes; citation_author=A Killinger, R Gadow, G Mauer, A Guignard, R Vassen, D Stover; citation_volume=20; citation_issue=4; citation_publication_date=2011; citation_pages=677-695; citation_doi=10.1007/s11666-011-9639-8; citation_id=CR11 citation_journal_title=Surf. Coat. Technol.; citation_title=Influence of bond coat surface roughness on the structure of axial suspension plasma spray thermal barrier coatings—thermal and lifetime performance; citation_author=N Curry, Z Tang, N Markocsan, P Nylen; citation_volume=268; citation_publication_date=2015; citation_pages=15-23; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2014.08.067; citation_id=CR12 citation_journal_title=Surf. Coat. Technol.; citation_title=Comparative study of suspension plasma sprayed and suspension high velocity oxy-fuel sprayed YSZ thermal barrier coatings; citation_author=A Ganvir, N Curry, N Markocsan, P Nylen, F-L Toma; citation_volume=268; citation_publication_date=2015; citation_pages=70-76; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2014.11.054; citation_id=CR13 citation_journal_title=Int. J. Appl. Ceram. Technol.; citation_title=Characterization of thermal barrier coatings produced by various thermal spray techniques using solid powder, suspension, and solution precursor feedstock material; citation_author=A Ganvir, N Curry, S Govindarajan, N Markocsan; citation_publication_date=2015; citation_id=CR14 citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Characterization of microstructure and thermal properties of YSZ coatings obtained by axial suspension plasma spraying (ASPS); citation_author=A Ganvir, N Curry, S Bjorklund, N Markocsan, P Nylen; citation_volume=24; citation_issue=7; citation_publication_date=2015; citation_pages=1195-1204; citation_doi=10.1007/s11666-015-0263-x; citation_id=CR15 citation_journal_title=Surf. Coat. Technol.; citation_title=Methods to reduce the thermal conductivity of EB-PVD TBCs; citation_author=JR Nicholls, KJ Lawson, A Johnstone, DS Rickerby; citation_volume=151-152; citation_publication_date=2002; citation_pages=383-391; citation_doi=10.1016/S0257-8972(01)01651-6; citation_id=CR16 citation_journal_title=Acta Crystallogr.; citation_title=Line profiles of neutron powder-diffraction peaks for structure refinement; citation_author=HM Rietveld; citation_volume=22; citation_issue=1; citation_publication_date=1967; citation_pages=151-152; citation_doi=10.1107/S0365110X67000234; citation_id=CR17 citation_journal_title=Acta Crystallogr. B; citation_title=Oxygen-induced structural change of the tetragonal phase around the tetragonal-cubic phase boundary in ZrO2-YO1.5 solid solutions; citation_author=M Yashima, S Sasaki, M Kakihana, Y Yamaguchi, H Arashi, M Yoshimura; citation_volume=50; citation_issue=6; citation_publication_date=1994; citation_pages=663-672; citation_doi=10.1107/S0108768194006257; citation_id=CR18 ASTM C373-14a, Standard test method for water absorption, bulk density, apparent porosity, and apparent specific gravity of fired whiteware products, ceramic tiles, and glass tiles, (ASTM International, West Conshohocken, PA, 2014). www.astm.org ImageJ Software, Image Processing and Analysis in Java. [Online]. http://imagej.nih.gov/ij/ . Accessed: 17-Nov-2014. citation_journal_title=Surf. Coat. Technol.; citation_title=Evolution of thermal conductivity of dysprosia stabilised thermal barrier coating systems during heat treatment; citation_author=N Curry, J Donoghue; citation_volume=209; citation_publication_date=2012; citation_pages=38-43; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2012.08.018; citation_id=CR21 citation_journal_title=Surf. Coat. Technol.; citation_title=Thermal diffusivity of TBC: results of a small round robin test and considerations about the effect of the surface preparation and the measuring approach; citation_author=F Cernuschi, P Bison, JG Sun; citation_volume=258; citation_publication_date=2014; citation_pages=284-292; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2014.09.011; citation_id=CR22 citation_journal_title=Coatings; citation_title=Thermal conductivity analysis and lifetime testing of suspension plasma-sprayed thermal barrier; citation_author=N Curry, K VanEvery, T Snyder, N Markocsan; citation_volume=4; citation_issue=3; citation_publication_date=2014; citation_pages=630-650; citation_doi=10.3390/coatings4030630; citation_id=CR23 citation_journal_title=Mater. Sci. Eng. A; citation_title=Thermal conductivity determinations of thermal barrier coatings; citation_author=R Taylor; citation_volume=245; citation_issue=2; citation_publication_date=1998; citation_pages=160-167; citation_doi=10.1016/S0921-5093(97)00847-2; citation_id=CR24 citation_journal_title=Surf. Coat. Technol.; citation_title=Characterization of microstructure and thermal properties of YCSZ coatings obtained by suspension plasma spraying; citation_author=P Sokolowski, L Latka, L Pawlowski, A Ambroziak, S Kozerski, B Nait-Ali; citation_volume=268; citation_publication_date=2015; citation_pages=147-152; citation_doi=10.1016/j.surfcoat.2014.10.006; citation_id=CR25 citation_journal_title=Mater. Lett.; citation_title=Correlation of thermal conductivity of suspension plasma sprayed yttria stabilized zirconia coatings with some microstructural effects; citation_author=P Carpio, Q Blochet, B Pateyron, L Pawlowski, MD Salvador, A Borrell, E Sanchez; citation_volume=107; citation_publication_date=2013; citation_pages=370-373; citation_doi=10.1016/j.matlet.2013.06.051; citation_id=CR26 citation_journal_title=J. Am. Ceram. Soc.; citation_title=Microstructures and properties of plasma-sprayed segmented thermal barrier coatings; citation_author=H Guo, S Kuroda, H Murakami; citation_volume=89; citation_issue=4; citation_publication_date=2006; citation_pages=1432-1439; citation_doi=10.1111/j.1551-2916.2005.00912.x; citation_id=CR27 citation_journal_title=J. Mater. Sci.; citation_title=Effect of heat treatment on phase stability, microstructure, and thermal conductivity of plasma-sprayed YSZ; citation_author=RW Trice, YJ Su, JR Mawdsley, KT Faber, ARD Arellano-Lopez, H Wang, WD Porter; citation_volume=37; citation_issue=11; citation_publication_date=2002; citation_pages=2359-2365; citation_doi=10.1023/A:1015310509520; citation_id=CR28 citation_journal_title=Curr. Opin. Solid State Mater. Sci.; citation_title=Emerging materials and processes for thermal barrier systems; citation_author=CG Levi; citation_volume=8; citation_issue=1; citation_publication_date=2004; citation_pages=77-91; citation_doi=10.1016/j.cossms.2004.03.009; citation_id=CR29 citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Porous architecture of SPS thick YSZ coatings structured at the nanometer scale (~50 nm); citation_author=A Bacciochini, G Montavon, J Ilavsky, A Denoirjean, P Fauchais; citation_volume=19; citation_issue=1-2; citation_publication_date=2010; citation_pages=198-206; citation_doi=10.1007/s11666-009-9429-8; citation_id=CR30 citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=Thermal diffusivity/microstructure relationship in Y-PSZ thermal barrier coatings; citation_author=F Cernuschi, P Bianchi, M Leoni, P Scardi; citation_volume=8; citation_issue=1; citation_publication_date=1999; citation_pages=102-109; citation_doi=10.1361/105996399770350629; citation_id=CR31 citation_journal_title=Am. Inst. Phys.; citation_title=Grain-size-dependent thermal conductivity of nanocrystalline yttria-stabilized zirconia films grown by metal-organic chemical vapor deposition; citation_author=G Soyez, JA Eastman, LJ Thompson, GR Bai, PM Baldo, AW McCormick; citation_volume=77; citation_issue=8; citation_publication_date=2000; citation_pages=1155-1157; citation_id=CR32 citation_journal_title=J. Therm. Spray Technol.; citation_title=An analytical model for simulation of heat flow in plasma-sprayed thermal barrier coatings; citation_author=IO Golosnoy, SA Tsipas, TW Clyne; citation_volume=14; citation_issue=2; citation_publication_date=2005; citation_pages=205-214; citation_doi=10.1361/10599630523764; citation_id=CR33