Termal Bariyer Kaplamalar (TBK), havacılık ve enerji üretiminde görev alan
gaz türbinlerinin sıcak kısımları başta olmak üzere, yüksek sıcaklık dayanımının
istendiği sahalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Kullanımda olan mevcut kaplamaların termal, mekanik ve kimyasal
özelliklerinde yapılacak olan iyileştirmeler; türbinlerin daha güvenli şekilde çalışmasını,
türbin veriminin artmasını, türbin bakım aralıklarının uzamasını ve son derece pahalı
olan sıcak kısım parçalarının ömürlerinin artmasını sağlayacaktır. Bu amaçla plazma
sprey metodu ile elde edilmiş termal bariyer kaplamaların proses parametrelerinin
değiştirilmesiyle farklı kaplamalar elde edilmiş, bu kaplamalar üzerinde ayrıca ön
oksidasyon ve lazer sırlama modifikasyonları uygulanmıştır.
Proses parametreleri ve modifikasyonların, ısıl ve mekanik özellikler üzerindeki
etkisi incelenerek, daha iyi performans özelliklerine sahip, optimize edilmiş
kaplamaların geliştirilmesi amaçlanmıştır. Numuneler üzerinde; termal şok direnci,
oksidasyon dayanımı, statik tutunma mukavemeti, sertlik gibi hem mekanik hem de
termal özelliklerin belirlenmesine yönelik çeşitli test ve ölçümler gerçekleştirilmiştir.
Tez çalışmasının sonucunda; iyi performans için, parametre seçiminin uyumlu
bir aralıkta yapılması gerektiği belirlenmiştir. Kaplama katılığını arttıran işlem
parametreleri ile hazırlanmış numunelerin termal şok direncinin diğer numunelerden
daha düşük, çekme mukavemetlerinin ise daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Kaplama
kalınlığının arttırılmasının ısı yalıtımını iyileştirdiği, ancak termal şok direnci ve çekme
mukavemetini düşürdüğü gözlenmiştir. Gerçek kullanıma sunulacak kaplamaların
işlem parametrelerinin seçiminde, servis koşulları ve tez çalışmasında elde edilen
bilgilerin bir arada kullanılması yararlı olacaktır. Uygulanan modifikasyonların,
oksidasyon ve daha belirgin olarak termal şok direnci üzerinde olumlu etki gösterdiği
görülmüştür.
Thermal Barrier Coatings (TBC) are extensively used in high temperature areas,
especially on hot section parts of aviation and energy production type gas turbines.
Improvements on thermal, mechanical and chemical features of presently used
coatings will allow the turbines work more reliably, increase the turbine efficiency,
extend the turbine maintenance periods and increase the lives of hot section parts that
are of high cost. In this dissertation, plasma sprayed thermal barrier coated parts
prepared with different coating parameters, and these coatings have been modified with
pre oxidation and laser glazing.
It has been aimed to improve optimized coatings with better performance
features by investigating the effect of process parameters and modifications on thermal
and mechanical properties. Coated and modified samples were subjected to thermal
shock, oxidation, tensile and hardness tests, etc. The effect of process parameters and
modifications on thermal and mechanical properties was reviewed to achieve more
robust optimized coatings with high performance.
As a conclusion of the thesis it has been determined that for a better performance
the parameter selection needs to be carried out at an appropriate range. It has been
determined that specimen prepared with process parameters increasing the coating
stifness have lower thermal shock resistanceand higher tensile strength. It has been
observed that increasing the coating thickness allows better thermal resistance but
decreases the thermal shock resistance and tensile strength. It shall be useful to use
service conditions and knowledge gained through the thesis together during selecting
the process parameters of coatings that are going to be used in service. It has been
observed that the modifications applied have positive influence no oxidation and more
noticibly the thermal shock resistance. Keywords: Thermal barrier coatings, plasma spray, thermal shock resistance, laser glazing.