Microstructural characterization of zirconia co-doped with yttria and niobia by laser deposition on Ti-6Al-4V as a thermal barrier for application in turbines

Takahashi, Renata Jesuina; Assis, J.M.K.; Reis, Danieli Aparecida Pereira

doi:10.4271/2018-36-0332

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“…É possível observar que, à medida que a velocidade de varredura aumenta de 25 para 100 mm/s, o elemento químico Ti foi menos difundido do substrato Ti-6Al-4V para a região da camada NiCrAlY, devido a menor energia transferida ao material. A difusão de um elemento do substrato ao longo da camada após processamento com laser também foi observada por outros autores [25,26].…”

Section: Agradecimentosunclassified

Caracterização microestrutural da camada de NiCrAlY sobre Ti-6Al-4V processado por laser de Yb:fibra

Takahashi¹,

Assis²,

Riva³

et al. 2022

Tecnol. Metal. Mater. Min.

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Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que o trabalho original seja corretamente citado. a ResumoO processamento de materiais com laser é uma alternativa para formação de camadas densas e livres de porosidades, como exige a aplicação da camada metálica em TBC (Thermal Barrier Coating). O TBC é um sistema de camadas de materiais que promove proteção térmica e contra oxidação e corrosão em ligas metálicas, como a liga de titânio (grau 5). Este trabalho tem por objetivo o estudo da microestrutura formada entre a camada metálica de NiCrAlY e a liga Ti-6Al-4V por processamento com laser de Yb:fibra. A camada metálica foi pré depositada na forma de pó e submetida ao laser, cujos parâmetros de velocidade de varredura do feixe variou em 25, 50 e 100 mm/s com potência de 200 W e feixe do laser focalizado com diâmetro de 0,50 mm com sobreposição de 50%, a cada trilha. A avaliação dos parâmetros de laser foi composta pela análise de microscopia eletrônica de varredura, análise de difração de raios X, análise de EDS do perfil transversal da amostra. Os resultados mostraram que houve aderência entre a camada de NiCrAlY e o substrato com baixa diluição química na interface. Com o aumento da velocidade de varredura do feixe de laser, camadas metálicas mais finas foram formadas.

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Section: Agradecimentosunclassified

Caracterização microestrutural da camada de NiCrAlY sobre Ti-6Al-4V processado por laser de Yb:fibra

Takahashi¹,

Assis²,

Riva³

et al. 2022

Tecnol. Metal. Mater. Min.

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“…Analyzing the potential of new materials for application in TBC, it makes sense to explore new refractory materials [2][3][4][5][6]. However, with a large number of known crystal structures, both in mineralogy and chemistry, each one can be formed by several elements; there would be thousands of compounds to be searched.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Study of Non-Transformable t’-YSZ by Addition of Niobia for TBC Application

Almeida,

Neto,

Henriques

et al. 2024

Coatings

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The high toughness of zirconia is paving the way for the development of new materials for application in TBC for gas turbine blades. The main aim of this work was the obtainment of tetragonal zirconia polycrystalline (TZP) with high density, from mixtures of high-purity powder of zirconia, yttria, and niobia with different compositions (14.5 to 21 mol%), through the processes of cold pressing by uniaxial pressing and by isostatic pressing, followed by air sintering processes at 1550 °C for 1 h. The samples were characterized for phase composition by X-ray diffraction, Rietveld analysis, and morphology by transmission electron microscopy and energy dispersive spectroscopy analyses. Mechanical and tribological resistance was evaluated by fracture toughness and nanoindentation tests as well as Weibull statistics. The incorporation of yttria and niobia resulted in relatively denser ceramics with stabilization of the tetragonal phase which was confirmed by detailed X-ray diffraction analysis. Modified ceramics for TBC with 17.5 mol% of yttria and niobia showed higher hardness and fracture toughness, 16.16 GPa and 173.38 GPa, respectively. Through nano hardness measurements, it was possible to verify the effect of the samples’ ferroelasticity. Thus, the addition of niobia and yttria to zirconia represents an opportunity for the development of new materials with increasing mechanical and tribological resistance for TBC application.

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