Combattere l'erosione dei rivestimenti termici
Grazie alle eccellenti proprietà chimiche e termiche, i rivestimenti termici costituiscono un elemento fondamentale nella tecnologia delle turbine a gas. Il progetto HIPERCOAT ha voluto chiarire i complessi aspetti scientifici di progettazione, prestazioni e durata dei rivestimenti termici. I rivestimenti ottenuti per deposizione fisica da fase vapore a fascio di elettroni (EB-PVD), usati in genere nelle turbine a gas, sono spesso causa di guasti, imputabili principalmente a diversi ed estremamente complicati meccanismi, non ultimi i danni dovuti all'erosione o all'impatto di oggetti estranei con la ceramica colonnare dell'EB-PVD. I ricercatori del progetto HIPERCOAT si sono concentrati su questo complesso meccanismo e hanno studiato a fondo il ruolo della chimica e delle microstrutture sul complicato meccanismo dei danni di superficie. L'erosione dovuta all'impatto delle microparticelle provoca l'incrinatura delle singole colonne nella regione prossima alla superficie del rivestimento termico. Durante l'impatto, onde elastiche di stress si propagano nelle colonne, interagiscono con le imperfezioni del rivestimento in ogni colonna e provocano danni. I fattori fondamentali che influiscono sul processo di deterioramento sono il diametro e l'inclinazione della colonna, i parametri fisici dell'impatto (dimensioni della particella, velocità, angolo di urto), la temperatura e la composizione ceramica. L'impatto di oggetti estranei crea danni estesi e perdita di materiale dell'interfaccia ceramica del substrato, con un possibile indebolimento delle capacità di barriera termica del materiale. Si è constatato che il fenomeno era più intenso in caso d'impatto di particelle grandi (maggiori di 200 micrometri) ad alta velocità (più di 100 m/s). Anche la temperatura influisce sul tipo di danno, rottura di taglio o deformazione. Per maggiori informazioni, cliccare: http://www.materials.ucsb.edu/~nsf/
