Título
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
Autor
PEDRO YAÑEZ
JOSE DOLORES OSCAR BARCEINAS SANCHEZ
JOSE MARTIN MEDINA FLORES
Adrian Garcia-Garcia
Ivan Dominguez-Lopez
Carlos Agustín Poblano Salas
Nivel de Acceso
En Embargo
Referencia de publicación
ISSN/0012-7361
URL/https://www.revistadyna.com/busqueda/estudio-de-evolucion-de-esfuerzos-residuales-debido-al-ataque-de-depositos-vitreos-cmas-en-recubrimi
doi: http://dx.doi.org/10.6036/7907
Materias
Tecnología de materiales - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Materiales metalúrgicos avanzados - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Recubrimiento de barrera térmica (TBC) - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Esfuerzos residuales - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Rociado térmico - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Región de interés (Roi) y óxidos fundidos de calcio, magnesio, aluminio y silicio (CMAS) - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) Thermal barrier coat - (PALABRA CLAVE DEL AUTOR) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA - (CTI) CIENCIAS TECNOLÓGICAS - (CTI) TECNOLOGÍA DE MATERIALES - (CTI) TECNOLOGÍA DE MATERIALES - (CTI)
Resumen o descripción
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.
Editor
Publicaciones DYNA. Órgano Oficial de Ciencia y Tecnología de la Federación de Asociaciones de Ingenieros Industriales de España
Fecha de publicación
2016
Tipo de publicación
Artículo
Versión de la publicación
Versión publicada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Fuente
Revista de Ingeniería Dyna vol. 91, no. 5 (septiembre - octubre), p. 554-559
Idioma
Inglés
Audiencia
Público en general
Sugerencia de citación
Yañez-Contreras, P., Barceinas-Sanchez, J., Poblano-Salas, C., Medina-Flores, J., Garcia-Garcia, A., Dominguez-Lopez, I.. (2016). STUDY OF THE EVOLUTION OF RESIDUAL STRESSES DUE TO GLASSY DEPOSITS (CMAS) ATTACK IN THERMAL BARRIER COATINGS. DYNA, 91(5). 554-559. DOI: http://dx.doi.org/10.6036/7907
Repositorio Orígen
CIATEQ Digital
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