Termal bariyer kaplamanın sıcak korozyon davranışının cmas (cao-mgo-al₂o₃-sio₂) camı metoduyla araştırılması
Investigation of the hot corrosion behavior of thermal barrier coating using cmas (cao- mgo- al₂o₃-sio₂) glass method
- Tez No: 1021560
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH DÖLEKÇEKİÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
CMAS (Kalsiyum-Magnezyum-Alümina-Silikat), yüksek sıcaklıklarda çalışan gaz türbin motorlarında ciddi hasarlara yol açabilen cam benzeri bir eriyik veya birikintidir. Bu yapı çöl kumu, volkanik kül, deniz tuzu ve yanmış kül gibi partiküllerin motor içerisine girmesiyle oluşur. Yüksek sıcaklıklarda eriyerek akışkan bir faza dönüşen CMAS, özellikle türbin kanatçıkları üzerinde bulunan termal bariyer kaplamalar (TBC) için önemli bir tehdit oluşturur. Eriyik haldeki CMAS, TBC'nin yapısına nüfuz ederek kaplama içerisine ilerler. Kaplama içerisinde gerilme oluşturarak çatlaklara neden olur. Bu çalışmada, nikel esaslı süper alaşım bir türbin kanatçığı üzerindeki termal bariyer kaplamanın CMAS etkisi altındaki davranışı incelenmiştir. Bu kapsamda, CMAS kompozisyonu üretilmiş, pelet formuna getirilerek numune yüzeylerine kontrollü biçimde uygulanmış ve ardından 1300°C'de değişken zaman aralığında gerçekleştirilen ısıl işlemler ile çalışma koşulları simülasyonu yapılmıştır. Çalışma kapsamında hazırlanan beş farklı numune karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Numuneler, stereo mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) teknikleri ile karakterize edilmiştir. Ayrıca CMAS fritinin termal davranışı ısı mikroskobu ve DTA/TG analizleri ile değerlendirilmiştir. Yapılan incelemelerde, CMAS etkileşimine bağlı olarak kaplama yapısında meydana gelen mikro yapısal bozulmalar, elementel dağılımlar ve yüzey morfolojisindeki değişimler ortaya konulmuştur. Elde edilen sonuçlar, 1300°C'de CMAS maruziyet süresinin artmasıyla birlikte hasar mekanizmasının kademeli olarak ilerlediğini göstermiştir. Özellikle 3 saatlik maruziyet sonunda kaplama sisteminin mikro yapısal ve kimyasal bütünlüğünü büyük ölçüde kaybettiği belirlenmiştir. CMAS'ın gözeneklere infiltrasyonu, YSZ fazının çözünmesi ve elementlerin metal alt tabakaya doğru taşınımı, kaplama performansını ve servis ömrünü sınırlayan temel faktörler olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
CMAS (Calcium-Magnesium-Alumina-Silicate) is a glass-like melt or deposit that can cause serious damage in gas turbine engines operating at high temperatures. This structure forms when particles such as desert sand, volcanic ash, sea salt, and burnt ash infiltrate the engine. Melting at high temperatures and transforming into a fluid phase, CMAS poses a significant threat, particularly to thermal barrier coatings (TBCs) on turbine blades. Molten CMAS penetrates the porous structure of the TBC, infiltrating the coating and causing stress and cracking. This study investigates the behavior of a thermal barrier coating on a nickel-based superalloy turbine blade under the influence of CMAS. In this context, a CMAS composition was produced, pelleted, and applied to the sample surfaces in a controlled manner. Subsequently, operating conditions were simulated using heat treatments performed at 1300°C for varying time intervals. Five different samples prepared for this study were evaluated comparatively. The samples were characterized using stereomicroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Furthermore, the thermal behavior of the CMAS frit was evaluated using heat microscopy and DTA/TG analyses. The investigations revealed microstructural degradation, elemental distributions, and surface morphological changes in the coating structure due to CMAS interaction. The results showed that the damage mechanism progressed gradually with increasing CMAS exposure time at 1300°C. In particular, it was determined that the coating system largely lost its microstructural and chemical integrity after 3 hours of exposure. CMAS infiltration into pores, dissolution of the YSZ phase, and transport of elements towards the metal substrate were identified as the main factors limiting coating performance and service life.
Benzer Tezler
- Investigating the oxidation and high temperature wear behaviour of hot-dip aluminized and diffusion annealed inconel 718 superalloy
Sıcak daldırma alüminyum kaplama ve difüzyon tavlaması uygulanmış ınconel 718 süperalaşımının oksidasyon ve yüksek sıcaklık aşınma davranışının incelenmesi
AHMET KAVUKCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Elektroforetik biriktirme yöntemi ile YSZ termal bariyer kaplamaların sıcak korozyon davranışlarının iyileştirilmesi
Enhancement of hot corrosion behaviors of YSZ thermal barrier coatings by electrophoretic deposition method
ABDULKADİR ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET KARABAŞ
- Fonksiyonel derecelendirilmiş Al2O3 CYZS termal bariyer kaplamaların cmas ve sıcak korozyon özelliklerinin belirlenmesi
Determination cmas and hot corrosion properties of functionally graded Al2O3 CYSZ thermal barrier coatings
FATİH KIRBIYIK
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- %8 YSZ (itriyum ile stabilize edilmiş ZrO2) termal bariyer kaplamaların (TBK) üretilmesi ve proses parametreleri optimizasyonu
Deposition and optimization 8 wt. % YSZ (yttria stabilized ZrO2) termal barrier coatings (TBCS)
ENGİN ÇİFTYÜREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İ. YILMAZ TAPTIK
- Atmosferik plazma sprey yöntemiyle üretilmiş %6 – 8 YSZ termal bariyer kaplamaların porozitesinin yapay sinir ağları ile modellenmesi
Artificial neural networks modeling of porosity of 6 - 8% YSZ thermal barrier coatings produced with atmospheric plasma spray method
UTKU ORÇUN GEZİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL YILMAZ TAPTIK