Síntesis y caracterización de polvos cerámicos para sistemas de barrera térmica TBCs

Abstract

Las cerámicas para sistemas de barrera térmica TBCs se caracterizan por ayudar a la protección del sustrato metálico para aumentar la eficiencia de las turbinas a gas. En este trabajo 10 formulaciones de óxido de circonio ZrO2 mezclado con óxidos de tierras raras samario Sm2O3 y lantano La2O3, fueron sinterizados por la ruta de estado sólidocalcinación a una temperatura de 1600°C durante 10 horas. La microestructura obtenida presentó porcentajes de porosidad relativamente bajos (6 % a 7 %), bajas tasas de sinterización y alta estabilidad térmica, además de una notable reducción en la capacidad calórica del material. La composición de fases presentes fue analizada por difracción de rayos-X y la microestructura por medio de microscopía electrónica de barrido. Estadísticamente la mejor combinación de óxidos que reducen la capacidad calórica está dada por la mezcla que contiene 85 % de circonio, 5 % de samario y 10 % de lantano en peso respectivamente.

Abstract: Ceramic thermal barriers - TBC´s, are used to protect the metal substrate to increase efficiency of gas turbines. In this work, ten formulations of zircomium oxide ZrO2 mixed with rare earth oxides (lanthanum andsamarium), were sintered by solid-state route at 1600 °C for 10 hours. The microstructure obtained had relatively low percentages of porosity (6% to 7%), low rates of sintering and high thermal stability, in addition to a notable reduction in the heat capacity of the material. The present phase composition was analyzed by X-ray diffraction and microstructure by scanning electron microscopy (SEM). Statistically the best combination of oxides in terms of heat capacity was given by the blend containing 85 wt.%, zirconium, 5 wt.% samarium and 10 wt.% lanthanum.