Riassunto analitico
Le barriere termiche (Thermal Barrier Coatings, TBCs) sono rivestimenti ceramici utilizzati per proteggere i componenti metallici delle turbine industriali da condizioni operative estreme, migliorando l'isolamento termico e la resistenza alla corrosione. In questo studio, rivestimenti a base di zirconia stabilizzata con 8% in peso di ittria (8 wt.% Yttria Stabilized Zirconia, 8YSZ) sono stati depositati su substrati pre-rivestiti con una lega legante NiCoCrAlY mediante tecnologia Atmospheric Plasma Spray (APS), ottenendo microstrutture dense (Dense Vertically Cracked, DVC) e porose. L’analisi si è focalizzata su due parametri chiave per l’efficacia delle TBC: la porosità e la rugosità superficiale, valutate in relazione a tre diverse tipologie di polveri utilizzate per la deposizione: Agglomerated & Sintered (A&S), Hollow Spherical (HOSP) e Fused & Crushed (FC).
Sebbene un’elevata porosità sia fondamentale per ridurre la conducibilità termica e migliorare la resistenza agli stress termomeccanici, prevenendo fenomeni di delaminazione, essa può incrementare la rugosità superficiale, compromettendo l'efficienza del raffreddamento convettivo delle palette. Per mitigare questo effetto, i campioni sono stati analizzati sia nella loro condizione iniziale (anche detta as-sprayed) sia dopo una finitura meccanica controllata mediante carte abrasive al carburo di silicio (SiC), regolando la rimozione di materiale per ottimizzare la rugosità superficiale. La caratterizzazione della rugosità è stata effettuata mediante rugosimetro e profilometria ottica, con misurazione dei parametri Ra, Sa e Sz.
L’analisi microstrutturale, condotta tramite microscopio elettronico a scansione (Scanning Electron Microscope, SEM) e Spettroscopia a raggi-X (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDX), ha permesso di valutare la morfologia del rivestimento e la sua composizione chimica. Inoltre, l’elaborazione delle immagini SEM con il software open source ImageJ ha consentito di quantificare con precisione la porosità effettiva e lo spessore rimosso durante la finitura.
I risultati ottenuti forniscono indicazioni fondamentali per l’ottimizzazione dei processi di deposizione e finitura delle TBC, contribuendo al miglioramento della loro durata operativa e all’efficienza dei sistemi di raffreddamento nelle turbine industriali.
|
