Mukayese metodu kullanılarak termal bariyer kaplamasının ısı iletim katsayısının deneysel olarak tayin edilmesi

Termal Bariyer Kaplamalar (TBK) gaz türbinlerinin sıcak kısım parçalarında, malzemelerin yüksek sıcaklık etkilerinden korunması ve gaz türbininin veriminin artırılması amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Teknolojik gelişmelere paralel olarak gaz türbinlerinin çalışma sıcaklıkları giderek artmakta, buna bağlı olarak gaz türbinlerinde kullanılan TBK’ların ısıl ve mekanik dayanımlarının artırılması gerekmektedir. Isı iletim katsayısı, TBK’ların ısıl dayanımları açısından en önemli faktörlerden biridir. Bu çalışmada, atmosferik plazma sprey yöntemiyle gerçekleştirilmiş TBK’nın ısı iletim katsayısı mukayese metodu kullanılarak deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde üç farklı gözeneklilik oranına sahip TBK için ölçüm yapılmıştır.Referans malzemesi olarak 321 paslanmaz çelik kullanılmış olup, referans malzemesinin sıcaklığa bağlı ısı iletim katsayısı ise Lazer-Flaş ölçüm metodu ile elde edilmiştir. Ölçümler oda sıcaklığı ile 600 ºC arasında yapılmış, elde edilen sonuçlar literatür sonuçları ile kıyaslanmıştır.

Anahtar Kelimeler:

Isı iletim katsayısı, Mukayese metodu, Termal bariyer kaplama

Determining the thermal conductivity of thermal barrier coatings experimentally by comparative method

Thermal Barrier Coatings (TBCs) are widely used in gas turbine hot section components to prevent parts from high temperature effects and increase the efficiency. Gas turbine operating temperatures are getting increase in parallel with the technological developments. Based on this, it is required to higher the thermal and mechanical resistance of thermal barrier coatings (TBCs) used in gas turbines. Thermal conductivity is one of factor for increasing the thermal resistance of TBCs. In this study, thermal conductivity of TBC applied by Atmospheric Plasma Spray has been investigated experimentally by comparative method. Measurements have been carried out for TBC which have three different porosity.321 stainless steel has been used for reference material, and the thermal conductivity of reference material depending on the temperature has been obtained by laser flash method. Measurements have been performed up to 600 ºC and compared to results found in literature.

Keywords:

Thermal conductivity, Comparative method, Thermal Barrier Coatings,

PDF

___

Boyce M.P., 2001, Gas Turbine Engineering Handbook, Gulf Professional Publishing, 816 pp.
ASTM E1461, 2002, Standard Test Method for Thermal Diffusivity by the Flash Method, ASTM Standards, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 13 p.
Curry N., Markocsan N., Li X.H., Tricoire A., Dorfman M., 2011, Next Generation Thermal Barrier Coatings fo the Gaz Turbine Inductry, Journal of Thermal Spray Technology, vol 20(1-2), 108-115
Slifka, A.J., Filla, B.J., Phelps, J.M., Bancke, G., and Berndt C.C., 1997, Thermal Conductivity of a Zirconia Thermal Barrier Coating, Journal of Thermal Spray Technology, 7(1), 43-46.
An, K., Han, M.K., 2006, An Experimental Technique to Evaluate The Effective Thermal Conductivity of Y2O3 Stabilized ZrO2 Coatings, Mater. Sci., 41, 2113- 2120.
Pawlowski, L., Lombard, D., Mahlia, A., Martin, C., Fauchais, P., 1984, Thermal Diffusivity of Arc Plasma Temperatures-High Pressures, 16, 347-359. Coatings, High
Pawlowski, L., Lombard, D., Tourenne, F., Kassabji, F., Fauchais, P., 1985, Thermal Diffusivity of Plasma Sprayed NiAl, NiCr, NiCrAl, NiCrAlY, and NiCoCrAlY Coatings, High Temperatures-High Pressures, 17, 611-625.
Gitzhofer, F., Pawlowski, L., Lombard, D., Martin, C., Kaczmarek, R., and Boulos, M., 1985, The apparent thermal diffusivity and thermal contact resistance in plasma sprayed coatings, High Temperatures -High Pressures, 17, 563-573.
Brandt, R., Pawlowski, L., Neuer, G., Fauchais, P., 1986, Specific Heat and Thermal Conductivity of Plasma Sprayed Yttria-Stabilized Zirconia and NiAl, NiCr, NiCrAl, NiCrAlY, NiCoCrAlY Coatings, High Temperatures -High Pressures, 18, 65-77.
ASTM E1225, 2004, Standard Test Method for Thermal Conductivity of Solids by Means of the Guarded-Comparative-Longitudinal Heat Flow Technique, ASTM Standards, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 8 p.
TSE EN 674, 1998, Cam - Yapılarda Kullanılan - Isıl Geçirgenlik (U Değeri) Tayini Mahfazalı Sıcak Levha Metodu, Türk Standartları Enstitüsü, 7s.
Altun O., 2007, Isıl Engelleyici Kaplamalarda Isı İletim Katsayısının Değişimi, Doktora Tezi, ESOGÜ, Fen Bilimleri, Eskişehir, 150p.
Ravichandran, K.S., An, K., Dutton, R.E., Semiatin, S.L., 1999, Thermal Conductivity of Pasma-Sprayed Coatings of Alumina and Yttria-Stabilized Zirconia, Journal of the American Ceramic Society, 82(3), 673-682 and Multilayer