Riassunto analitico
Thermally sprayed components have applications in aggressive environments where wear resistance is required. Coatings are often susceptible to microscale wear and most of the failure mechanisms belong to the brittle-behaviour of ceramics and the interaction between all inherent microstructural features, such cracks, pores, splats or lamellae boundaries. Therefore, the study of microstructure becomes the key. The analysis of defects into it, of micro-cracks as well as the evaluation of the internal cohesion are the first steps toward a complete characterization of wear behaviour of materials. In this work, the feasibility of indirect cavitation test with vibratory apparatus was evaluated as a measure of the internal cohesion. The installation of the testing machinery followed the standard ASTM G32 (adapted) and its continuous upgrading permitted a major control of the most important parameters, such as temperature of the test liquid. Several plasma-sprayed coatings, corresponding to two categories of materials (alumina and TBC) having distinctive microstructures have been tested. For alumina class: (i) conventional Al_2 O_3 coating from dry powder; (ii) porous Al_2 O_3 coating from solution; and (iii) dense Al_2 O_3 coating from ethanol-base suspension. For TBC class: (iv) YSZ coating from ethanol-based suspension; (v) hybrid co-sprayed coating with Al_2 O_3 from dry powder and fine YSZ from suspension; (vi) conventional YSZ coating from dry powder; and (vii) NiCrAlY bond coat from dry powder.
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Abstract
Componenti termospruzzati sono utilizzati in applicazioni in ambienti aggressivi, nei quali è richiesta resistenza ad usura. I rivestimenti sono spesso suscettibili ad usura su scala microscopica. La maggior parte dei meccanismi di rottura riguarda il comportamento fragile dei materiali ceramici e le interazioni tra tutte le caratteristiche intrinseche della microstruttura, come cricche, pori o bordi di splat e lamelle. Lo studio della microstruttura perciò diventa fondamentale. L'analisi di difetti interni, di microcricche, così come la valutazione della coesione interna costituisce il primo passo verso una completa caratterizzazione del comportamento a rottura di tutti i materiali. In questo studio è stata valutata la fattibilità di un test di erosione da cavitazione indiretta, con apparato a vibrazioni, come una misura della coesione interna. La costruzione del macchinario ha seguito lo standard ASTM G32 (adattato) ed il suo continuo miglioramento ha permesso un controllo maggiore sui parametri più importanti, come la temperatura del liquido di test. Differenti rivestimenti termospruzzati sono stati testati, corrispondenti a due classi di materiali (allumina e TBC). Per allumina: (i) rivestimento convenzionale di Al_2 O_3 ottenuto da polveri; (ii) rivestimento poroso di Al_2 O_3 da soluzione; e (iii) rivestimento denso di Al_2 O_3 da sospensione in etanolo. Per TBC: (iv) rivestimento in YSZ da sospensione in etanolo; (v) rivestimento ibrido co-sprayed con Al_2 O_3 da polveri e YSZ da sospensione; (vi) rivestimento convenzionale YSZ da polveri; e (vii) NiCrAlY bond coat da polveri.
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