Materiali avanzati per i rivestimenti ad alta temperatura
Le barriere termiche sono materiali a più strati a doppia funzionalità, chimica e termica. Grazie alla loro capacità di inibire la degradazione del sostrato strutturale in superlega, i TBC riescono a limitare in modo significativo la fatica termomeccanica e l'ossidazione. Questo li rende idonei ad essere sfruttati nella tecnologia delle turbine a gas. I partner di progetto si sono concentrati sui nuovi TBC basati sugli zirconati a terre rare e gli zirconi codrogati quali materiali alternativi alla zirconia stabilizzata con yttria (YSZ). Diversamente dai materiali standard basati sulla YSZ, gli zirconati a terre rare possono combinare in modo idoneo la bassa conducibilità termica con una stabilità morfologica migliorata. Fino a quando non è iniziato il progetto HIPERCOAT, le composizioni con zirconati a terre rare erano ritenute termochimicamente incompatibili con l'allumina in tutti i casi. Gli studi sperimentali hanno mostrato che le interfasi si formano quando gli zirconati a terre rare entrano in contatto con l'allumina ad alta temperatura. Cosa ancora più interessante, si è scoperto che si forma uno strato alluminato, il cui risultato è lo sviluppo di pori all'interfaccia tra lo zirconato di gadolinio e l'allumina. Questo può causare una degradazione dell'aderenza, mettendo a repentaglio l'integrità del rivestimento. Quest'effetto tuttavia risultava ridotto a temperature inferiori (1100 °C), quindi la formazione d'interfasi può essere evitata nel corso della durata richiesta del sistema di rivestimento. Un altro risultato ha offerto indicazioni che il contenuto reale di gadolinio dello zirconato abbia un impatto sulla cinetica. Dal momento che la conducibilità termica è abbastanza costante per la stessa gamma di composizione, sembra che l'uso di fasi di zirconato sub-stechiometrico sarebbe preferibile per ridurre il rischio di interazioni d'interfaccia. Per maggiori informazioni, cliccare: http://www.materials.ucsb.edu/~nsf/(si apre in una nuova finestra)
