Estudio de la evolución del perfil de esfuerzos residuales en recubrimientos barrera térmica depositados sobre acero inoxidable AISI 304

Abstract

<p>Se fabricaron recubrimientos barrera térmica depositando polvos de CoNiCrAlY y YSZ, los cuales constituyeron las capas de enlace y superior, respectivamente. La primera se depositó sobre el acero inoxidable AISI 304 mediante un sistema de oxígeno combustible de alta velocidad; mientras que la segunda se depositó mediante un sistema de rociado por plasma atmosférico. Los recubrimientos se trataron térmicamente a 1200 °C por 8 y 16 h con el fin de determinar la evolución del estado de esfuerzos residuales en función del tiempo. Los perfiles de esfuerzos residuales se determinaron empleando el método de remoción de capa modificada y una adaptación de éste para recubrimientos bicapa, llamado método de remoción de capa modificada para recubrimientos dúplex. Se encontró que conforme el tiempo de exposición se incrementó los esfuerzos residuales de compresión incrementaron, siendo más notorios en las capas de enlace. Los recubrimiento sin tratamiento térmico revelaron esfuerzos residuales de tensión.</p>

Study of the Evolution of the Residual Stresses in Thermal Barrier Coatings from Manufacturing to Its Operation Work

“…To calculate the residual stresses on the coatings, the physical properties of the materials were used (AISI 304), BC (CoNiCrAlY), and y TC (YSZ), as shown in Table 3. The residual stress profile in the TBCs was determined by the MRCMRB technique [35], Noda et al equations [36], and ANSYS software. According to the method modified by Yañez et al [35], the mathematical analysis of the stress was performed using the following equation:…”

“…The residual stress profile in the TBCs was determined by the MRCMRB technique [35], Noda et al equations [36], and ANSYS software. According to the method modified by Yañez et al [35], the mathematical analysis of the stress was performed using the following equation:…”

“…The magnitude of the TBC residual stresses profile is determined in the current investigation. These stresses are due to the rapid cooling of the drops sprayed by the plasma (quenching stress), the difference in the thermal expansion coefficient (thermal stress) between the BC and the TC, the operating temperature of the gas turbines (1250 • C), and the CMAS infiltration for 6 h of operation, using the MRCMRB technique [35], Noda et al [36] equations, and ANSYS software. The Noda et al equations were performed to calculate the residual stresses due to the difference between the thermal expansion coefficients of the TC, BC, and substrate (thermal stress).…”