Başlangıç » Nedir » Termal bariyer kaplama uygulamaları

Termal bariyer kaplama uygulamaları

Posted by: Ne Nedir 15 Ağustos 2011 Yorum Yaz

Termal bariyer kaplama uygulamaları Malzeme Metalürji
Termal bariyer kaplamalar, malzemenin çalışma sıcaklığını yükselterek sistemin verimini arttırmak amacı ile kullanılır. Genelde metal alt tabakanın üzerine homojen seramik kaplama şeklinde uygulanmaktadır. Bu tür kaplamalarda çalışma esnasında görülen en önemli problem, metal alt tabaka ile seramik kaplamanın termal genleşme sabitlerinin farklı olması nedeniyle ortaya çıkan büyük termal gerilmelerdir. Bu gerilmeler sonucunda sistemde çatlaklar ve metal/seramik ara yüzünde ayrılmalar görülmektedir.
Termal bariyer kaplama uygulamaları, on yıllar boyunca termal yüklü yanma süreçlerinde kullanıldı. Türbin teknoloji gelişmesinin başlangıcında, bilim ve sanayi, süper iletken ve seramik yalıtkanların nasıl birleştirilebileceğini araştırdı. Kısmi stabilize zirconia, çok erken zamanda standart malzeme olurken, termik püskürtme ve EB-PVD (Electron Beam Physical Vapor Deposition) 1990’ların başında gelişmekte olan teknolojiler olarak adlandırılmaktaydı. EB-PVD kaplamalar, plazma kaplamalardan daha yüksek termik iletkenliği olmasına rağmen, özellikle, türbinin yüksek basınç (HP) modülüne uygulandığında, türbin kanatçıklarının daha uzun ömürlü olduğu görülmüştür. 
Japonya’da 1996 yılında Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler (FDM) üzerinde termal gerilmelerle ilgili bilgileri geliştirmek amacıyla “Research on the Basic Technology for the Development of Functionally Gradient Materials for Relaxation of Thermal-Stress” adı altında
STA tarafından desteklenen bir proje başlatılmıştır. Bu projenin hedefi; gelecekteki uzay programları için ısıl kalkanlı yapısal malzeme geliştirmektir. Çeşitli kuruluşlardan, üniversitelerden, enstitülerden ve firmalardan katılan 17 bilim adamı bu konu üzerinde çalışmaya başlamıştır. Projenin henüz başlarında SiC/C, PSZ/SUS 304, Ni-esaslı alaşım/ZrO2, TiB2/Cu ve TiC/Ni FDM'leri üretilmiştir. Çalışmalar sonucunda FDM'lerin termal şok, yorulma direnci ve termomekanik özellikleri geliştirilmiş, uzay araçları üzerinde yapılan malzeme testleri ise FDM'lerin süper ısıl direnç malzemesi olarak kullanılabileceğini ortaya çıkarmıştır.
Sistemin ısıl verimliliğini arttırarak çalıma sıcaklığını yükseltmek ve korozyon, oksitlenme veya aşınmayı önlemek amacıyla termal bariyer kaplama yöntemi kullanılır. Bu yöntemde, yapıştırma ile birleştirilen malzemeler arasındaki ısıl genleşme katsayısı uyumsuzlukları nedeniyle oluşan ısıl gerilmeleri azaltabilmek için Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler den (FDM) yapılmış kaplamalar tercih edilmektedir. Endüksiyonla Yığma (Electrophoretic Deposition-EPD) yöntemi bütün bu üretim tekniklerinden en düşük maliyete sahip olan ve kompleks geometriyle sürekli malzeme üretebilen bir işlemdir. Pervane ile Kuru Karıştırma (IDB) yöntemi ise, oldukça yüksek hızlarda işlem hacmi sağlamaktadır. Anlatılan tüm üretim tekniklerinde ortak olarak karşılaşılan sıkıntılar, malzeme bünyesinde makroskobik boyutta bir birleşme söz konusu olmadığı için ısıl gerilmelerin kısmen kontrol edilebilmesi ve kaplayıcılardaki artık ve ısıl gerilimlerin azaltılamamasıdır. Elektromanyetik dalga enerjisinin seçilebilir ve kontrollü ayrışmasıyla gerçekleşen düşük ısıl ve artık gerilimli fonksiyonel derecelendirilmiş kaplamalar, Milimetrik dalga huzmesi metodu ile gerçekleştirilmektedir. Yüzeyden itibaren ısıtmaya dayalı çoğu ısıl işlemin tersine, milimetrik-dalga huzmesi metodu FDM yığınındaki enerji ve sıcaklık dağılımını kontrol edebilme imkânını sağlar. Bu özelliğiyle bu metot diğer üretim metotları için engel teşkil eden ısıl yayılma düzensizliği sorununu çözer. 
Kaynak: Yakup İçingür ve Erhan Eray’ın “Seramik Kaplama Kalınlığının Isı İletim Katsayısına Etkisi” (10. Uluslararası Yanma Sempozyumu, Sakarya, 9-10 Ekim 2008) konulu makalesinden derlenmiştir.



2011-08-15

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir