Proceedings of SerbiaTrib '13

postupka i uticaja parametara depozicije praha nakvalitet prevlaka dat je detaljnije u radovima [12-15]. Jedan od veoma bitnih parametara koji utiče nakvalitet i trajnost TBC u eksploataciji je temperaturasubstrata na kojoj se deponuju slojevi. Premaranijim istraživanjima, plazma deponovanikeramički depoziti pokazuju lamelarnu strukturu saograničenom intelamelalnim vezivanjem [16]. Zbogtoga su u depozitu prisutne mikro pore kaozapreminske greške sa velikim koncentracijamanapona koji uzrokuju pojavu mikro pukotina.Ograničeno vezivanje lamela u depozitu smanjujevrednosti tvrdoće, modul elastičnosti, žilavost lomai toplotnu provodljivost odgovarajućeg materijala[17-19].Predgrevanje substrata se koristi za povećanjeadhezije prevlake, poboljšanje mikrostrukture imehaničkih svojstava [2, 20-22]. Svojstava TBCdepozita su uglavnom pod kontrolom morfologijedeponovanih čestica i interakcija/prianjanje međunjima. Jedan od uzroka propadanja keramičkihprevlaka je termičko opterećenje. Nagle promenetemperature mogu uzrokovati pucanje i odvajanjecelog TBC sistema sa substrata zbog značajnerazlike koeficijenata linearnog širenja keramike imetala. Drugi način propadanja keramičkih prevlakanastaje od erozije čestica na visokimtemperaturama. Ispitivanja otpornosti keramičkihprevlaka na eroziju čestica Al 2 O 3 veličine od 15 μmdo 53 μm, za isti nivo poroznosti, na 980 °C supokazala da najveću otpornost imaju keramičkeprevlake ZrO 2 CeO 2 Y 2 O 3 sa zapreminskim gubitkom1,72 × 10 4 cm 3 /gm. Za prevlaku ZrO 2 20Y 2 O 3zapreminski gubitak je nešto viši 1,95 × 10 4cm 3 /gm, dok je za prevlaku ZrO 2 MgO zapreminskigubitak bio najviši 3,03 × 10 4 cm 3 /gm [11].U ovom radu su ispitana tri tipa TBC sistemaprevlaka NiCrAlCoY 2 O 3 / ZrO 2 MgO,NiCrAlCoY 2 O 3 / ZrO 2 Y 2 O 3 i NiCrAlCoY 2 O 3 /ZrO 2 CeO 2 Y 2 O 3 . Prahovi su deponovani napredgrejanim substratima sa temperaturom od 160 –180 °C sa ciljem poboljšanja interlamelarne veze,mikrostrukture i mehaničkih svojstava. Izvršena sumetalografska ispitivanja sadržaja mikro pora ioksida u veznim slojevima i mikro pora ukeramičkim prevlakama. Za svaki sistem TBCprevlaka su ispitane mikrotvrdoće i zatezne čvrstoćespoja. Analize rezultata izvršenih ispitivanja suomogućile da se ustanovi koji sistem prevlaka imanajbolje strukturno mehaničke karakteristike.2. EKSPERIMENTALNI DETALJI2.1 MaterijaliMaterijal na kome su deponovane termalnebarijere je bio od nerđajućeg čelika X15Cr13 (EN1.4024) u termički neobrađenom stanju. Za izradutermalnih barijera su upotrebljena četiri praha firmeSulcer Metko (Sulzer Metco) sa oznakama: Metco461 (NiCr/Al/Co/Y 2 O 3 ), Metco 210NS (ZrO 2 MgO),Metco 202NS (ZrO 2 Y 2 O 3 ) i Metco 205NS(ZrO 2 CeO 2 Y 2 O 3 ) [8-11].Kompozitni prah NiCr/Al/Co/Y 2 O 3 je NiCrlegura sa 17,5 tež.% Cr obložena sa 5,5 tež.% Al,2,5 tež. % Co i 0,5 tež. % Y 2 O 3 . Prah koji jekorišćen u eksperimentu je imao raspon granulaciječestica od 45 μm do 150 μm. Temperatura topljenjapraha je 1400 °C. Na slici 1 je prikazama SEMmikrofotografija praha NiCr/Al/Co/Y 2 O 3 na kojojse vide čestice praha nepravilnog oblika.Slika 1. (SEM) morfologija čestica prahaNiCr-Al-Co-Y 2 O 3Keramički prah ZrO 2 MgO je proizvedentopljenjem. Prednost ove metode je predlegiranost iprirodna homogenizacija čestica praha. KeramikaZrO 2 MgO je predlegirana sa 25 tež.% MgO. Zaeksperiment je korišćen prah uglastog oblika sarasponom granulacije čestica od 10 μm do 53 μm.Temperatura topljenja praha je 2140 °C.Prah ZrO 2 Y 2 O 3 je proizveden tehnološkimpostupkom aglomeracije finih čestica keramike sa80 tež.% ZrO 2 i 20 tež.% Y 2 O 3 i suvimraspršivanjem. Tako proizveden prah ima sfernumorfologiju čestica. Raspon granulacije čestica jebio od 45 μm do 106 μm sa temperaturom topljenjapraha 2480 °C.Čestice praha ZrO 2 CeO 2 Y 2 O 3 su proizvedenehomogenizacijom u peći i procesom sferoidizacijeHOSP. Keramika ZrO 2 CeO 2 Y 2 O 3 je potpunopredlegirana sa 24 – 26 tež.% CeO 2 i 2 – 3 tež.%Y 2 O 3 . Morfologije čestica praha su prikazane naslici 2.SEM mikrofotografija pokazuje da su česticepraha sa sfernim morfologijama koje omogućavajuodličan protok praha u mlaz plazme i uniformnotopljenje. Prah koji je korišćen u eksperimentu jeimao raspon čestica od 45 – 90 μm satemperaturom topljenja 2480 °C.13 th International Conference on Tribology – Serbiatrib’13 427