Integrated testing approach using a customized micro turbine for a volcanic ash and CMAS related degradation study of thermal barrier coatings
Integrated testing approach using a customized micro turbine for a volcanic ash and CMAS related degradation study of thermal barrier coatings
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使用定制微型涡轮机进行火山灰和 CMAS 相关热障涂层降解研究的集成测试方法
DOI：
10.1016/j.surfcoat.2018.01.030
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发表时间：
2018
影响因子：
5.4
通讯作者：
Schulz
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Naraparaju;Fischer;Kramer;Schulz
首次在实验室规模上建立了一个火山灰（VA）试验台，该试验台配备了精确的颗粒给料器、浓度测量装置和一个小型涡轮机，并在圆盘上集成了热障涂层（TBC）系统。该装置允许在燃气轮机中以现实的方式在高温下原位测试火山灰的熔化、粘附、腐蚀和侵蚀行为。此外，该微型发动机使用的煤油也会将硫等所有杂质带入系统，从而改变TBC和VA的反应机制。测试了颗粒尺寸对发动机部件粘附/逃逸行为的影响，但无法明确说明颗粒尺寸与其粘附行为的关系，尽管粒径范围为1-10 μm的颗粒在给定条件下更容易熔化。利用电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术，将两种不同的TBC材料（7 wt%钇稳定氧化锆（7YSZ）和锆酸钆（GZO））涂覆在晶片上。对两种涂层进行了高温VA腐蚀冲蚀试验，结果表明，在相同的试验条件下，具有较高韧性（7YSZ）的涂层性能优于其他涂层。
A volcanic ash (VA) test stand has been built with a precise particle feeder, concentration measuring unit and a mini turbine with an integrated thermal barrier coating (TBC) system on the blisk for the first time in a laboratory scale. This setup has allowed the testing of melting, sticking, corrosion and erosion behaviour of volcanic ash in-situ at high temperature in a realistic manner in a gas turbine. Moreover, this mini engine runs with kerosene which could also bring all the impurities such as sulphur in to system which might change the reaction mechanisms of TBC and VA. The particle size influence on the sticking/escape behaviour in the engine components was tested but a clear statement on the particle size versus its sticking behaviour could not be made, although the particles in the size range of 1–10 μm are more susceptible to melting in the given conditions. The blisks were coated with two different TBC materials such as 7 wt% yttria stabilised zirconia (7YSZ) and gadolinium zirconate (GZO) using electron beam physical vapour deposition (EB-PVD) technique. Both coatings were tested in corrosion-erosion regime under VA at high temperature and it was found out that the coating with higher toughness (7YSZ) has performed better than the other coating under the used testing conditions.
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