Research Article

YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi

Volume: 4 Number: 1 June 26, 2023
EN TR

YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi

Abstract

Gaz türbin motorları servis kullanım koşulları altında farklı birçok hasar mekanizmasına maruz kalmaktadır. Bunlardan birisi de yabancı madde hasarı (FOD) ve diğer yabancı partiküllerin (volkan küller vb.) oluşturduğu yüzey üzerinde meydana gelen hasar yapılarıdır. Bu durumlara bağlı olarak türbin bileşenlerini oluşturan türbin bıçağı ve kanatçık gibi komponentlerde dökülme ve pullanarak kalkma gibi hasar oluşumları meydana gelmektedir. Belirtilen partiküllerin yüksek hızlarda ve farklı açılarda malzeme yüzeyine tekrarlı çarpması sonucunda katı partikül erozyon (SPE) hasarları meydana gelmektedir. Bu çalışmada, Inconel 718 süper alaşım altlık malzeme üzerine CoNiCrAlY bağ ve yitriya ile stabilize edilmiş zirkonya (YSZ) içeriğine sahip seramik üst kaplamalar atmosferik plazma sprey (APS) püskürtme yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Üretilen termal bariyer kaplama (TBC) sistemindeki SPE sonucu oluşan mikroyapısal ve yüzey üzerindeki oluşum gösteren değişimler incelenmiştir. SPE testleri alümina (Al2O3) partiküllerinin kullanılmasıyla literatürde yaygın olarak çalışılmayan 25°, 50° ve 75°’lik püskürtme açılarında çalışılmış ve bu açılarda yapılan erozif aşınma testlerinde ortaya çıkan hasar mekanizmaları ve erozif aşınma oranı ayrıntılı olarak incelenmiştir. TBC kaplamalı numunelerde en yüksek erozyon oranı 50°’lik çarpma açısında gerçekleşirken bu değeri sırasıyla 75° ve 25°’lik çarpma açısı takip etmiştir. Çalışmalarda gerçekleştirilen alansal pürüzlülük ölçümlerinde erozyon oranlarının alansal pürüzlülük değerleri ile doğru orantılı olduğu görülmüştür. En yüksek alansal pürüzlülük değerlerinin 50°’lik çarpma açısında oluşum gösterdiği görülmüştür.

Keywords

Project Number

2021-FEN-A-009

Thanks

Yazarlar, desteklerinden dolayı Bartın Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü’ne (Proje No: 2021-FEN-A-009) teşekkürü bir borç bilir.

References

  1. Binal G., Isothermal oxidation and hot corrosion behavior of HVOF sprayed 80Ni-20Cr coatings at 750 °C. Surface and Coatings Technology, 129141, 2022. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.129141
  2. Cemuschi F., Augello L., Solid Particle Erosion of TBCS: Jet Tester Modeling and Erosion Forecasts. In Developments in Strategic Materials and Computational Design V: A Collection of Papers Presented at the 38th International Conference on Advanced Ceramics and Composites January 27–31, 2014 Daytona Beach, Florida (Vol. 35, pp. 139-150). Hoboken, NJ, USA: John Wiley Sons, Inc. https://doi.org/10.1002/9781119040293.ch11
  3. Cernuschi F., Guardamagna C., Capelli S., Lorenzoni L., Mack D.E., Moscatelli A., Solid particle erosion of standard and advanced thermal barrier coatings. Wear, 348, 43-51, 2016. https://doi.org/10.1016/j.wear.2015.10.021
  4. Chowdhury M.A., Debnath U.K., Nuruzzaman D.M. Islam M.M., Experimental analysis of aluminum alloy under solid particle erosion process. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 230(12), 1516-1541, 2016. https://doi.org/10.1177/1350650116639466
  5. Demirci M., Bagci M., Erosion of ceramic coating applications under the influence of APS and HVOF methods. Applied Nanoscience, 12(11), 3409-3415, 2022. https://doi.org/10.1007/s13204-022-02691-4
  6. Essa S.K., Chen K., Liu R., Wu X. and Yao M.X., 2021. Failure mechanisms of APS-YSZ-CoNiCrAlY thermal barrier coating under isothermal oxidation and solid particle erosion. Journal of Thermal Spray Technology, 30, 424-441, 2021. https://doi.org/10.1007/s11666-020-01124-4
  7. Golewski P., Sadowski T., The influence of TBC aging on crack propagation due to foreign object impact. Materials, 12(9), 1488, 2019. https://doi.org/10.3390/ma12091488
  8. Kaplan M., Uyaner M., Avcu E., Yildiran Avcu, Y. Karaoglanli, A.C., Solid particle erosion behavior of thermal barrier coatings produced by atmospheric plasma spray technique. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 26(19), 1606-1612, 2019.https://doi.org/10.1080/15376494.2018.1444221

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Mechanical Engineering

Journal Section

Research Article

Early Pub Date

June 23, 2023

Publication Date

June 26, 2023

Submission Date

January 14, 2023

Acceptance Date

February 26, 2023

Published in Issue

Year 2023 Volume: 4 Number: 1

APA
Özkan, D., Erdoğan, G., Ozgurluk, Y., Binal, G., Yılmaz, S. E., & Karaoglanli, A. (2023). YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi. Journal of Materials and Mechatronics: A, 4(1), 100-115. https://doi.org/10.55546/jmm.1232869
AMA
1.Özkan D, Erdoğan G, Ozgurluk Y, Binal G, Yılmaz SE, Karaoglanli A. YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi. J. Mater. Mechat. A. 2023;4(1):100-115. doi:10.55546/jmm.1232869
Chicago
Özkan, Derviş, Garip Erdoğan, Yasin Ozgurluk, Gülfem Binal, Sefa Erdem Yılmaz, and Abdullah Karaoglanli. 2023. “YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi”. Journal of Materials and Mechatronics: A 4 (1): 100-115. https://doi.org/10.55546/jmm.1232869.
EndNote
Özkan D, Erdoğan G, Ozgurluk Y, Binal G, Yılmaz SE, Karaoglanli A (June 1, 2023) YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi. Journal of Materials and Mechatronics: A 4 1 100–115.
IEEE
[1]D. Özkan, G. Erdoğan, Y. Ozgurluk, G. Binal, S. E. Yılmaz, and A. Karaoglanli, “YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi”, J. Mater. Mechat. A, vol. 4, no. 1, pp. 100–115, June 2023, doi: 10.55546/jmm.1232869.
ISNAD
Özkan, Derviş - Erdoğan, Garip - Ozgurluk, Yasin - Binal, Gülfem - Yılmaz, Sefa Erdem - Karaoglanli, Abdullah. “YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi”. Journal of Materials and Mechatronics: A 4/1 (June 1, 2023): 100-115. https://doi.org/10.55546/jmm.1232869.
JAMA
1.Özkan D, Erdoğan G, Ozgurluk Y, Binal G, Yılmaz SE, Karaoglanli A. YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi. J. Mater. Mechat. A. 2023;4:100–115.
MLA
Özkan, Derviş, et al. “YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi”. Journal of Materials and Mechatronics: A, vol. 4, no. 1, June 2023, pp. 100-15, doi:10.55546/jmm.1232869.
Vancouver
1.Derviş Özkan, Garip Erdoğan, Yasin Ozgurluk, Gülfem Binal, Sefa Erdem Yılmaz, Abdullah Karaoglanli. YSZ Seramik Üst Kaplamaya Sahip Termal Bariyer Kaplamaların (TBCs) Katı Partikül Erozyon (SPE) Davranışlarının İncelenmesi. J. Mater. Mechat. A. 2023 Jun. 1;4(1):100-15. doi:10.55546/jmm.1232869

Cited By