Estudo sobre o ataque dos silicatos fundidos (CMAS) a revestimentos para barreira térmica (TBC) depositados por aspersão térmica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Martins, Roberto Fernando
Orientador(a): Lima, Carlos Roberto Camello
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
eng
Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
aspersão térmica
revestimentos para barreira térmica
TBC
silicatos fundidos
CMAS
Link de acesso: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/31899
Resumo: A aspersão térmica é a tecnologia de deposição de materiais que mais cresceu nos últimos anos, sendo um processo que viabiliza a deposição de praticamente qualquer material que possa ser fundido, como cerâmicas, polímeros e metais. A finalidade de um revestimento aspergido termicamente é proporcionar melhores propriedades ao componente revestido, como resistência a elevadas temperaturas, desgaste, oxidação, ataques químicos, entre outros. Dentro desse cenário, os revestimentos para barreira térmica ou TBC proporcionaram uma revolução na indústria nas últimas décadas, pois permitem uma maior temperatura de operação dos equipamentos, melhorando, por exemplo, a eficiência das turbinas a gás. No entanto, um dos maiores desafios com relação ao aumento da vida útil dos sistemas TBC é o ataque dos silicatos fundidos, chamados de CMAS, que são partículas provenientes do ambiente que penetram na estrutura do TBC causando a delaminação do componente quando este é exposto a ciclos térmicos com altas temperaturas de operação. Neste trabalho amostras revestidas com TBC pelo processo de aspersão térmica receberam a deposição de CMAS e passaram por ciclos isotérmicos nas temperaturas de 1200 °C e 1250° C. Ainda, cada temperatura de teste foi realizada com diferentes tempos de exposição (1 hora e 5 horas). A Difratometria de Raios X foi utilizada para caracterizar o CMAS aplicado. A Análise Visual permitiu verificar que não houve molhabilidade do CMAS sobre a superfície das amostras em nenhuma das condições de teste. As amostras submetidas ao maior tempo de exposição demonstraram maior variação de volume devido à oxidação do substrato. Por fim, a Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios X foi utilizada com o intuito de examinar a possível penetração do CMAS nos poros do TBC. A infiltração dos silicatos fundidos ficou mais evidente na amostra tratada a 1200 °C pelo intervalo de tempo de 5 horas.
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spelling Martins, Roberto FernandoLima, Carlos Roberto Camello2023-03-23T18:41:09Z2023-03-23T18:41:09Z2023-02-13https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/31899A aspersão térmica é a tecnologia de deposição de materiais que mais cresceu nos últimos anos, sendo um processo que viabiliza a deposição de praticamente qualquer material que possa ser fundido, como cerâmicas, polímeros e metais. A finalidade de um revestimento aspergido termicamente é proporcionar melhores propriedades ao componente revestido, como resistência a elevadas temperaturas, desgaste, oxidação, ataques químicos, entre outros. Dentro desse cenário, os revestimentos para barreira térmica ou TBC proporcionaram uma revolução na indústria nas últimas décadas, pois permitem uma maior temperatura de operação dos equipamentos, melhorando, por exemplo, a eficiência das turbinas a gás. No entanto, um dos maiores desafios com relação ao aumento da vida útil dos sistemas TBC é o ataque dos silicatos fundidos, chamados de CMAS, que são partículas provenientes do ambiente que penetram na estrutura do TBC causando a delaminação do componente quando este é exposto a ciclos térmicos com altas temperaturas de operação. Neste trabalho amostras revestidas com TBC pelo processo de aspersão térmica receberam a deposição de CMAS e passaram por ciclos isotérmicos nas temperaturas de 1200 °C e 1250° C. Ainda, cada temperatura de teste foi realizada com diferentes tempos de exposição (1 hora e 5 horas). A Difratometria de Raios X foi utilizada para caracterizar o CMAS aplicado. A Análise Visual permitiu verificar que não houve molhabilidade do CMAS sobre a superfície das amostras em nenhuma das condições de teste. As amostras submetidas ao maior tempo de exposição demonstraram maior variação de volume devido à oxidação do substrato. Por fim, a Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios X foi utilizada com o intuito de examinar a possível penetração do CMAS nos poros do TBC. A infiltração dos silicatos fundidos ficou mais evidente na amostra tratada a 1200 °C pelo intervalo de tempo de 5 horas.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de NívelporengUniversidade Presbiteriana MackenzieAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessaspersão térmicarevestimentos para barreira térmicaTBCsilicatos fundidosCMASEstudo sobre o ataque dos silicatos fundidos (CMAS) a revestimentos para barreira térmica (TBC) depositados por aspersão térmicainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Digital do Mackenzieinstname:Universidade Presbiteriana Mackenzie (MACKENZIE)instacron:MACKENZIEhttp://lattes.cnpq.br/5984234498421100https://orcid.org/0000-0002-7669-4059http://lattes.cnpq.br/9116845886802989Couto, Antônio Augustohttp://lattes.cnpq.br/2893737202813850https://orcid.org/0000-0003-1503-1582Caliari, Felipe Rochahttp://lattes.cnpq.br/2637236732838518http://orcid.org/0000-0003-2066-5301Thermal spray is the material deposition technique that has grown the most in recent years, being a process that enables the spraying of virtually any material that can be melted, such as ceramics, polymers and metals. The purpose of a thermally sprayed coating is to provide better performance to the coated component, such as resistance to high temperatures, wear, oxidation, chemical attacks, among others. Within this scenario, thermal barrier coatings or TBC have provided a revolution in the industry in recent decades, as they allow a higher operating temperature of equipment, improving, for example, the efficiency of gas turbines. However, one of the biggest challenges regarding increasing the service life of TBC systems is the attack of molten silicates, called CMAS, which are particles from the environment that penetrate the TBC structure causing the component to delaminate when it is exposed to thermal cycles with high operating temperatures. In this work, samples coated with TBC using the thermal spray process received CMAS deposition and underwent isothermal cycles at temperatures of 1200 °C e 1250 °C. Also, each test temperature was performed with different exposure times (1 hour and 5 hours). X-Ray Diffractometry was used to characterize the applied CMAS. The Visual Analysis allowed verifying that there was no wettability of the CMAS on the surface of the samples in any of the test conditions. Samples subjected to longer exposure times showed greater volume variation due to substrate oxidation. Finally, Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy was used in order to examine the possible penetration of CMAS into TBC pores. The infiltration of molten silicates was more evident in the sample treated at 1200 °C for a period of 5 hours.thermal spraythermal barrier coatingsTBCmolten silicatesCMASBrasilEscola de Engenharia Mackenzie (EE)UPMEngenharia de Materiais e NanotecnologiaTECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAISORIGINALRoberto Fernando Martins - PROTEGIDO.pdfRoberto Fernando Martins - PROTEGIDO.pdfRoberto Fernando Martinsapplication/pdf2167776https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/b8698522-a219-4e8e-bf60-b379a0b4eb82/downloadb825659d3600f93e3deba75f7cd3ce18MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/baf201e8-102c-49ca-82d8-3c2e77dc9430/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52falseAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81997https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/1e49aa9d-b366-4fb1-bb5c-75306fcd9829/downloadfb735e1a8fa1feda568f1b61905f8d57MD53falseAnonymousREADTEXTRoberto Fernando Martins - PROTEGIDO.pdf.txtRoberto Fernando Martins - PROTEGIDO.pdf.txtExtracted texttext/plain129942https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/3de2b03b-006c-477c-a094-30eb95b82653/downloadf91b4b484712963428b8b3f651950bc2MD54falseAnonymousREADTHUMBNAILRoberto Fernando Martins - PROTEGIDO.pdf.jpgRoberto Fernando Martins - PROTEGIDO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1210https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/1eec383a-cdfb-45c7-bd3f-78538733f1d2/download9f5dc2a0a96d1fbb31ddce1bba6debe0MD55falseAnonymousREAD10899/318992023-03-24T06:03:54.589Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:dspace.mackenzie.br:10899/31899https://dspace.mackenzie.brBiblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede.mackenzie.br/jspui/PRIhttps://adelpha-api.mackenzie.br/server/oai/repositorio@mackenzie.br||paola.damato@mackenzie.bropendoar:102772023-03-24T06:03:54Repositório Digital do Mackenzie - Universidade Presbiteriana Mackenzie (MACKENZIE)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