Estudio calorimétrico mediante análisis por DSC y TGA de la degradación de recubrimientos de YSZ depositados por Air Plasma Spray

Abstract

Resumen: La presente investigación implementó una metodología que permitió desarrollar un análisis térmico y la caracterización microestructural de un revestimiento cerámico de circonia estabilizada con itria (YSZ) aplicado por aspersión térmica por plasma atmosférico (APS) sobre superaleación de base níquel. El revestimiento fue separado del sustrato mediante inmersión química para su posterior caracterización, encontrando efectos significativos en su comportamiento térmico dependiendo de la morfología y características fisicoquímicas del material cerámico que lo constituye. Para las tareas de caracterización se utilizó análisis térmico (DSC y TGA), además de técnicas complementarias como SEM, EDXS, WDXS, DTP y XRD, encontrando descriptores cuantitativos relevantes como las temperaturas de transformación de fase, las energías asociadas a esas transformaciones y la capacidad de absorción de calor del revestimiento. La caracterización también se llevó a cabo en muestras de revestimiento extraídas de un liner de combustión de una turbina a gas retirado de operación, con el objeto de identificar posibles correlaciones entre el cambio de microestructura y propiedades térmicas y los tipos de degradación del material al ser expuesto a flujo de gases a alta temperatura.

Abstract: In this research, a methodology was developed to perform thermal analysis and microstructural characterization of YSZ thermal barrier coatings applied by APS. The coatings were detached from the substrate by chemical dipping and weakening of the TC / BC interface for further characterization, and significant effects on behavior morphology depending on the thermal and physicochemical characteristics of the ceramic layer were identified. Thermal analysis (DSC and TGA) was used in addition to complementary techniques for the characterization of ceramic coatings such as SEM, EDXS, WDS, DTP and XRD, finding quantitative descriptors of the thermal behavior of the coatings, which are relevant to estimate their tribological behavior. The transformation temperatures in the TBC of a combustion liner with 8700 hours of operation were determined in addition to the energies associated with these changes and heat capacity absorption of the thermal barrier, and XRD confirmed by subsequent studies in situ study.