Lucha contra la erosión de los recubrimientos de barrera térmica
Los sistemas de barrera térmica son materiales fundamentales utilizados en la tecnología de turbinas de gas por sus excelentes propiedades químicas y térmicas. El proyecto HIPERCOAT se propuso arrojar algo de luz sobre los complejos aspectos científicos del diseño, el rendimiento y la durabilidad de las barreras térmicas. Los recubrimientos de barrera térmica por deposición física en fase vapor con haz de electrones (EB-PVD) que se suelen utilizar en las turbinas de gas a menudo dan lugar a fallos de funcionamiento. Principalmente, estos fallos se deben a distintos mecanismos muy complicados y un ejemplo son los daños causados por la erosión o los impactos de objetos externos contra la cerámica columnar EB-PVD. Centrándose en este complejo mecanismo, los investigadores del proyecto HIPERCOAT examinaron en profundidad el papel que desempeñan la química y la microestructura sobre los complejos mecanismos de los daños producidos en la superficie. La erosión provocada por el impacto de pequeñas partículas termina por resquebrajar las columnas en la región próxima a la superficie de la barrera térmica. Durante el impacto, se propagan ondas elásticas de esfuerzo a través de las columnas, interactuando con las imperfecciones del material de recubrimiento dentro de cada columna y causando daños. Algunos factores clave que influyen en el proceso de deterioro son el diámetro y la inclinación de la columna, los parámetros físicos del impacto (tamaño de la partícula, ángulo del impacto), temperatura y la composición del material cerámico. Los impactos de objetos externos causan daños de forma prolongada y pérdidas de material hasta alcanzar la interfaz del recubrimiento de unión, lo que podría mermar las capacidades de protección del material. Se observó que los fenómenos eran más intensos en el caso de partículas grandes (de más de 200 micrometros) que impactan a gran velocidad (más de 100 m/s). La temperatura también influye en el tipo de daño, que puede ser bien agrietamiento por cizalla o deformaciones de la columna. Para más información, visite: http://www.materials.ucsb.edu/~nsf/(se abrirá en una nueva ventana)
