Influencia de los ciclos térmicos sobre la porosidad de recubrimientos de barrera térmica (TBC) aplicados por proyección térmica por plasma

Abstract

Resumen: En éste trabajo, recubrimientos de barrera térmica depositados por Air Plasma Spray fueron estudiados. Con el fin de evaluar los cambios microestructurales del recubrimiento, se diseñó y construyó una máquina especial que simule las temperaturas al arranque, sostenimiento y enfriamiento del recubrimiento en una pieza de transición de una turbina para la generación de energía eléctrica. De los ensayos tradicionales para este material los experimentos acá realizados se diferencian al poder emular y controlar las rampas de temperatura reales que se obtienen al encender y apagar un turbina GE 7FA, además de tener un gradiente de temperatura entre el sustrato y la capa externa del recubrimiento, estas condiciones que generan defectos microestructurales específicos, son estudiados en función de diferentes tratamientos térmicos. Tres tipos de pruebas se realizaron y se evaluó los cambios de porosidad, encontrándose un aumento en el porcentaje de la porosidad debido a la generación de nuevos defectos que aparecieron con los gradientes térmicos que experimento la capa externa durante la prueba. Además, pruebas isotérmicas se realizaron en una mufla, encontrándose que poros pequeños sinterizan más rápidamente. La caracterización del cambio microestructural, se realizó mediante análisis digital de imágenes obtenidas en un microscopio óptico de luz reflejada y para ambos tratamientos térmicos se analizó la evolución en el porcentaje, número y factores de forma para poros de diferentes tamaños.

Abstract: In this work, thermal barrier coatings deposited by Air Plasma Spray were studied. In order to evaluate the microstructural changes of the coating was designed and built a special machine to simulate the temperatures at startup, maintenance and cooling of the coating on a transition piece of a turbine to generate electricity. Of traditional tests for this item experiments differ here made to power and control emulate actual temperature ramps are obtained by switching on and off one turbine GE 7FA, besides having a temperature gradient between the substrate and the outer layer of coating these conditions that generate specific microstructural defects are studied as a function of different heat treatments. Three types of tests were performed and evaluated porosity changes, being an increase in the percentage of porosity due to the generation of new defects that appeared experiment thermal gradients that the outer layer during the test. Furthermore, isothermal tests were performed in a muffle furnace, small pores found that sintered faster. Microstructural characterization change was performed using digital image analysis under an optical microscope for heat treatments, the changes occurring in the percentage, number and form factors for pores of different sizes.