Autor: CARLOS AGUSTIN POBLANO SALAS

Caracterización de un recubrimiento rociado con plasma transferido por arco de alambre

Jesús Cruz Banda CARLOS AGUSTIN POBLANO SALAS (2014)

La presente investigación tiene el objetivo de caracterizar un recubrimiento de acero 1080 rociado térmicamente con plasma sobre un cilindro de combustión interna para entender si ofrece ventajas sobre la fundición de hierro gris. Utilizando metalografías se pudo cuantificar el porcentaje de porosidad y de óxidos, partículas no fundidas y espesor del recubrimiento; se puede concluir que la porosidad y los óxidos de wustita ofrecen ventajas sobre la fundición de hierro gris. Usando microscopia electrónica con el fin de detectar diferencias composicionales dentro del recubrimiento y del sustrato metálico. Usando un micro durómetro y un nano indentador se obtuvieron las durezas de las fases del recubrimiento que se concluye que ofrece una dureza superior cuando se compara con la fundición de hierro gris. Usando difracción por rayos X se evaluó la composición del recubrimiento. Usando el método de láser flash se evaluaron las propiedades térmicas de difusividad y conductividad térmica, se concluye que los valores obtenidos del recubrimiento son similares a los de la fundición de hierro gris.

Memoria de congreso

Recubrimiento Plasma Caracterización INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA QUÍMICAS PROCESOS QUÍMICOS

Evaluación de la resistencia al desgaste de un recubrimiento bimodal WC-co procesado por rociado térmico HVOF

José Cabral Miramontes GABRIELA KARINA PEDRAZA BASULTO citlalli Gaona-Tiburcio Facundo Almeraya CARLOS AGUSTIN POBLANO SALAS (2014)

La presente investigación muestra el procedimiento para la fabricación de un recubrimiento bimodal WC-Co por rociado térmico HVOF. Se analizaron los efectos del contenido de fase nanoestructurada en la microestructura y resistencia al desgaste del recubrimiento. La combinación de polvo de WC-Co micro y nanoestructurado en los recubrimientos producidos mostro un incremento en las propiedades mecánicas.

The present investigation shows the fabrication procedure of bimodal WC-Co coatings processed by the HVOF thermal spray process. The effects of nanostructured phase contents on the microstructure and wear resistance of the coatings are included. The combination of micro and nanostructures WC-Co powder in the coatings produced showed an increase in the mechanical properties.

Al cuerpo académico UANL-A-316 y al fondo sectorial para investigación y desarrollo tecnológico en energía CFE-CONACYT (Proyecto Num. 120653).

Memoria de congreso

HVOF WC-Co Recubrimiento Coating HVOF INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA INDUSTRIAL PROCESOS INDUSTRIALES

Surface oxidation of Ni20Cr/Cr3O2 composite processed by ball milling and HVOF thermal spraying

ISRAEL LOPEZ BAEZ ENRIQUE MARTINEZ FRANCO CARLOS AGUSTIN POBLANO SALAS LUIS GERARDO TRAPAGA MARTINEZ (2017)

A Ni20Cr/Cr2O3 composite powder was successfully processed by controlling different mechanical milling conditions. The powder was heat treated at various temperatures to evaluate the effects of fine Cr2O3 particles additions on the microstructure of the Ni20Cr matrix. Thermogravimetric analysis indicated an earlier oxidation temperature of the composite powder (250e270 C) compared to the oxidation temperature of the Ni20Cr matrix (680e700 C), the fine Cr2O3 particles may act as nucleation sites to promote matrix oxidation at lower temperatures. Ni20Cr/Cr2O3, commercial, and experimental Ni20Cr powders were used as feedstock to produce coatings by HVOF thermal spraying. Raman studies showed NiCr2O4 and Cr2O3 as main phases in the microstructure of Ni20Cr/Cr2O3 composite coating. A residual Ni20Cr phase, processed by ball milling, was preserved in the coatings microstructure; such a phase improved oxygen and chromium diffusion, then allowing the formation of a thick oxide protective layer in the coatings during oxidation tests. Oxide scales produced during sliding wear test were strongly anchored to the Ni20Cr/Cr2O3 coating surface, a wear rate of 20.2 10 6 mm3/N$m was measured when such a coating was tested employing a pin-on-disc configuration.

Artículo

Composite powder Oxide dispersion Ball milling Oxide layer HVOF coating INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA METALÚRGICA PULVIMETALURGIA

Estudio de la evolución del perfil de esfuerzos residuales en recubrimientos barrera térmica depositados sobre acero inoxidable AISI 304

PEDRO YAÑEZ JOSE DOLORES OSCAR BARCEINAS SANCHEZ CARLOS AGUSTIN POBLANO SALAS JOSE_MARTIN MEDINA_FLORES Adrian Garcia-Garcia Ivan Dominguez-Lopez (2016)

Se fabricaron recubrimientos barrera térmica depositando polvos de CoNiCrAlY y YSZ, los cuales constituyeron las capas de enlace y superior, respectivamente. La primera se depositó sobre el acero inoxidable AISI 304 mediante un sistema de oxígeno combustible de alta velocidad; mientras que la segunda se depositó mediante un sistema de rociado por plasma atmosférico. Los recubrimientos se trataron térmicamente a 1200 °C por 8 y 16 h con el fin de determinar la evolución del estado de esfuerzos residuales en función del tiempo. Los perfiles de esfuerzos residuales se determinaron empleando el método de remoción de capa modificada y una adaptación de éste para recubrimientos bicapa, llamado método de remoción de capa modificada para recubrimientos dúplex. Se encontró que conforme el tiempo de exposición se incrementó los esfuerzos residuales de compresión incrementaron, siendo más notorios en las capas de enlace. Los recubrimiento sin tratamiento térmico revelaron esfuerzos residuales de tensión.

Artículo

Recubrimiento barrera térmica Esfuerzos residuales Método de remoción de capa modificada Rociado térmico Método de remoción de capa modificada para recubrimientos dúplex Thermal barrier coating Residual stress Modified layer removal method Thermal spraying Modified layer removal method for duplex coatings INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS

Parameter studies on high-velocity oxy-fuel spraying of CoNiCrAlY coatings used in the aeronautical industry

José Cabral Miramontes citlalli Gaona-Tiburcio Facundo Almeraya FRANCISCO HUMBERTO ESTUPIÑAN LOPEZ GABRIELA KARINA PEDRAZA BASULTO CARLOS AGUSTIN POBLANO SALAS (2014)

The thermal spraying process is a surface treatment which does not adversely affect the base metal on which it is performed. The coatings obtained by HVOF thermal spray are employed in aeronautics, aerospace, and power generation industries. Alloys and coatings designed to resist oxidizing environments at high temperatures should be able to develop a surface oxide layer, which is thermodynamically stable, slowly growing, and adherent. MCrAlY type (M = Co, Ni or combination of both) coatings are used in wear and corrosion applications but also provide protection against high temperature oxidation and corrosion attack in molten salts. In this investigation, CoNiCrAlY coatings were produced employing a HVOF DJH 2700 gun. The work presented here focuses on the influences of process parameters of a gas-drive HVOF system on the microstructure, adherence, wear, and oxygen content of CoNiCrAlY. The results showed that spray distance significantly affects the properties of CoNiCrAlY coatings.

Artículo

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA

Wear resistance of thermal spray WC-Co-VC nanostructured coatings

JOSE ANGEL CABRAL MIRAMONTES CITLALI GAONA TIBURCIO ABRAHAM VELASCO TELLEZ CARLOS AGUSTIN POBLANO SALAS FACUNDO ALMERAYA CALDERON (2016)

Thermally sprayed WC-Co-VC coatings are widely used based on their resistance to abrasive wear. This chapter shows the fabrication procedure of bimodal WC-Co-VC coatings applied by a high-velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spray process. We analyzed the effects of the mixture content of the nanostructure and microstructure phase on the mechanical properties and wear resistance of the coating. Additionally, VC was added to the bimodal mixture and it presented the best characteristics. The combination of VC additions and a bimodal WC particle size distribution in the WC-Co coatings proved successful in increasing their mechanical properties, which permitted the coatings processed in this work to show better mechanical properties than those reported in the literature for coatings having exclusively a bimodal WC particles size distribution or those only doped with VC additions. The effects of nanostructured phase contents on the microstructure and wear resistance of the coating are included.

Capítulo de libro

Wear Thermal spray Nanostructured Coatings INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA MECÁNICAS OTRAS

Effect of HVOF processing parameters on the properties of nicocraly coatings by design of experiments

HAIDEÉ RUIZ LUNA David LOZANO Juan Manuel Alvarado-Orozco Andrés Valarezo CARLOS AGUSTIN POBLANO SALAS LUIS GERARDO TRAPAGA MARTINEZ FRANCISCO JAVIER ESPINOZA BELTRAN Juan Muñoz Saldaña (2014)

The effect of three principal, independent, high-velocity oxygen fuel (HVOF)-processing parameters on the properties of NiCoCrAlY coatings deposited using commercial powders is reported here. The design of experiments (DoE) technique at a two-level factorial and a central composite rotatable design was used to analyze and optimize the HVOF spraying process. The deposition parameters investigated were (1) fuel flow, (2) oxygen flow, and (3) stand-off distance. The effect of these processing variables was evaluated using selected responses, including porosity and oxide content, residual stresses, and deposition efficiency. Coatings with low porosity as well as with low residual stress were obtained using high fuel-rich conditions at a stand-off distance between 250 and 300 mm. At shorter and longer stand-off distances, respectively, either excessive flattening of splats or un-molten condition occurred, resulting in high levels of porosity and residual stress. The response surface, the empirical relationships among the variables, and the response parameters allowed the selection of optimum deposition parameters and the improvement of coating properties.

Artículo

Design of experiments HVOF NiCoCrAlY Process parameters Properties Residual stress INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA QUÍMICAS PROCESOS QUÍMICOS

Estudio de la evolución de esfuerzos residuales debido al ataque de depósitos vítreos (CMAS) en recubrimientos de barrera térmica

Study of the evolution of residual stresses due to glassy deposits (CMAS) attack in thermal barrier coatings

PEDRO YAÑEZ JOSE DOLORES OSCAR BARCEINAS SANCHEZ CARLOS AGUSTIN POBLANO SALAS JOSE MARTIN MEDINA FLORES Adrian Garcia-Garcia Ivan Dominguez-Lopez (2016)

Este trabajo se originó de un proyecto integral concebido para entender y solucionar el problema del desprendimiento que sufren los recubrimientos de barrera térmica en turbinas de gas debido al ataque por CMAS (óxidos fundidos de calcio, magnesio, aluminio y silicio), el cual se cree influye en la magnitud del perfil de esfuerzos residuales y en la integridad de dichos recubrimientos. Se fabricó un recubrimiento barrera térmica (TBC) mediante la deposición de dos capas de diferente composición química, i.e. CoNiCrAlY y zirconia estabilizada con itria (YSZ), sobre un sustrato de acero inoxidable AISI 304. Ambas capas fueron depositadas mediante procesos de rociado térmico, la capa metálica de enlace (BC) fue depositada mediante una pistola de rociado a alta velocidad por combustión de oxigeno (HVOF), mientras que la cerámica (TC) mediante rociado por plasma atmosférico (APS). Los TBC’s fueron tratados térmicamente con una temperatura de 1250 °C, con un ataque de CMAS con concentración de 10 mg/cm², durante diferentes tiempos de exposición (2, 4 y 6 horas), con el fin de evaluar el efecto del CMAS sobre la magnitud del estado de esfuerzos residuales del recubrimiento. El estado de esfuerzos del recubrimiento fue determinado mediante el método de remoción de capa modificada para recubrimiento bicapa (MRCMRB). Se observó que los tiempos de exposición más largos a alta temperatura resultaron en un incremento en el estado de esfuerzo residual de compresión en el TC debido al efecto del CMAS. Además, se confirmó que a medida que aumentó el espesor del óxido crecido térmicamente (TGO), la magnitud de los esfuerzos residuales de compresión se incrementó.

This work was conceived as an integral project aimed to understand and tackle thermal barrier coating (TBC) spalling and delamination phenomena occurring in gas turbines due to CMAS attack. Such attack is thought to have an influence on the magnitude of residual stresses in the coating and, in turn, on the integrity of TBCs. A thermal barrier coating was manufactured by deposition of two layers of different chemical composition, i. e., CoNiCrAlY and yttria-stabilized zirconia (YSZ) on an AISI 304 stainless steel substrate. Both layers were deposited by employing thermal spraying processes, the bonding metallic layer (BC) was deposited by employing a HVOF gun, whereas the ceramic component (TC) by atmospheric plasma spray (APS). The TBCs were heat treated at 1250 °C, with CMAS attack by concentration of 10 mg/cm2 for different soaking times (2, 4 & 6 hours), in order to evaluate CMAS effect on the magnitude of the state of residual stresses in the coating. The stress state of the coating was determined by employing the Modified Layer Removal Method for Duplex Coatings (MLRMDC). It was noted that longer exposure times at high temperature resulted in an increase in the state of residual compressive stress in the TC, due to the effect of CMAS. Furthermore, it is confirmed that with increasing the thickness of thermally grown oxide (TGO), the magnitude of the compressive residual stresses increased.

El presente estudio se desarrolló gracias al apoyo económico de PROMEP, a través de una beca para estudios Doctorales del autor principal, del CICATA-IPN Querétaro donde se recibió cátedra para la formación Doctoral; además a CIATEQ y la Universidad Politécnica de Guanajuato, que permitieron desarrollar el trabajo experimental.

Artículo

Tecnología de materiales Materiales metalúrgicos avanzados Recubrimiento de barrera térmica (TBC) Esfuerzos residuales Rociado térmico Región de interés (Roi) y óxidos fundidos de calcio, magnesio, aluminio y silicio (CMAS) Thermal barrier coat INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES

Thermal spray deposition, phase stability and mechanical properties of La2Zr2O7/LaAlO3 coatings

DAVID LOZANO MANDUJANO CARLOS AGUSTIN POBLANO SALAS HAIDEÉ RUIZ LUNA BERTHA MARIA ESPARZA ESPARZA ASTRID LORENA GIRALDO BETANCUR JUAN MANUEL ALVARADO OROZCO LUIS GERARDO TRAPAGA MARTINEZ Juan Muñoz Saldaña (2017)

This paper deals with the deposition of La2Zr2O7 (LZO) and LaAlO3 (LAO) mixtures by air plasma spray (APS). The raw material for thermal spray, single phase LZO and LAO in a 70:30 mol.% ratio mixture was prepared from commercial metallic oxides by high-energy ball milling (HEBM) and high-temperature solid-state reaction. The HEBM synthesis route, followed by a spray-drying process, successfully produced spherical agglomerates with adequate size distribution and powder-flow properties for feeding an APS system. The as-sprayed coating consisted mainly of a crystalline LZO matrix and partially crystalline LAO, which resulted from the high cooling rate experienced by the molten particles as they impact the substrate. The coatings were annealed at 1100 °C to promote recrystallization of the LAO phase. The reduced elastic modulus and hardness, measured by nanoindentation, increased from 124.1 to 174.7 GPa and from 11.3 to 14.4 GPa, respectively, after the annealing treatment. These values are higher than those reported for YSZ coatings; however, the fracture toughness (KIC) of the annealed coating was only 1.04 MPa m0.5.

Funding from CONACYT – CIMAV – Southern Office of Aerospace Research and Development (SOARD) for the project ‘‘Multiphase-Multifunctional Ceramic Coatings’’ is acknowledged. Research made use of the MRL Shared Experimental Facilities, supported by the MRSEC Program of the NSF under Award No. DMR 1121053; a member of the NSF-funded Materials Research Facilities Network. JMS recognizes partial support of the Av Humboldt foundation for the HERMES fellowship. This research has been carried out partially at CENAPROT and LIDTRA national laboratories.

Artículo

Mechanical properties Pyrochlores TBC Thermal spray INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES OTRAS