Riassunto analitico
Questo lavoro di tesi si è concentrato sullo studio di Thermal Barrier Coating (TBC) multistrato. Sono stati esaminati sistemi bilayer porosi e Dense Vertically Cracked (DVC) composti da uno strato superiore di "Zr" "O" _"2" "-20%wt" "Y" _"2" "O" _"3" " " (20YSZ) depositato su uno strato di "Zr" "O" _"2" "-8%wt" "Y" _"2" "O" _"3" " " (8YSZ), definiti come Top Coat, e sistemi trilayer, anch’essi con microstruttura porosa e DVC, in cui è stato depositato un terzo strato di 〖Gd〗_2 〖Zr〗_2 O_7. Per entrambe le tipologie la deposizione del rivestimento ceramico è avvenuta su campioni precedentemente rivestiti da un Bond Coat in NiCoCrAlY. Lo studio mira a valutare il comportamento dei differenti sistemi multilayer durante test di ciclaggio termico e di corrosione da ossidi CMAS ("CaO,MgO",〖"Al" 〗_"2" "O" _"3" ,Si"O" _"2" ) attraverso analisi di spettroscopia Raman, diffrazione a raggi X e microscopia elettronica. È emerso che lo strato 20YSZ a contatto con la CMAS soffra maggiormente di dissoluzione a bordo grano rispetto a 8YSZ, provocando una maggiore infiltrazione del fuso vetroso nel rivestimento. A causa di questo comportamento i sistemi DVC hanno mostrato problemi di delaminazione totale o parziale dello strato superiore rispetto alle controparti porose. Tuttavia, l’aggiunta di un terzo strato di 〖Gd〗_2 〖Zr〗_2 O_7 ha evidenziato nei vari sistemi un aumento della resistenza a CMAS, dovuto alla precipitazione di fasi di Gd-apatite all’interfaccia con il fuso vetroso. Pertanto, un sistema poroso 〖Gd〗_2 〖Zr〗_2 O_7/20YSZ/8YSZ potrebbe presentare buone proprietà di resistenza a CMAS ed un’ottima resistenza a fatica termica.
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Abstract
This thesis work focused on the study of multilayer Thermal Barrier Coatings (TBCs). Porous bilayer systems and Dense Vertically Cracked (DVC) systems were examined, consisting of an upper layer of "ZrO₂-20%wtY₂O₃" (20YSZ) deposited on a lower layer of "ZrO₂-8%wtY₂O₃" (8YSZ), referred to as the Top Coat. Additionally, trilayer systems with a porous and DVC microstructure were studied, where a third layer of "Gd₂Zr₂O₇" was deposited. In both cases, the ceramic coating was applied on samples previously coated with a NiCoCrAlY Bond Coat. The study aimed to evaluate the behavior of the different multilayer systems during thermal cycling and oxide-induced corrosion, specifically with Calcium-Magnesium-Aluminosilicate (CMAS) deposits. The analysis included Raman spectroscopy, X-ray diffraction, and electron microscopy. It was found that the 20YSZ layer in contact with CMAS suffered more grain boundary dissolution compared to 8YSZ, resulting in increased infiltration of the glassy melt into the coating. Due to this behavior, DVC systems exhibited issues of partial or complete delamination of the upper layer compared to the porous counterparts. However, the addition of a third layer of "Gd₂Zr₂O₇" showed an increased resistance to CMAS in various systems, attributed to the precipitation of Gd-apatite phases at the interface with the glassy melt. Therefore, a porous "Gd₂Zr₂O₇/20YSZ/8YSZ" system could present good CMAS resistance properties and excellent thermal fatigue resistance.
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