Yönlü Katılaştırılmış MgAl2O4-Y3Al5O12 Ötektik Seramik Malzemelerin Gaz Türbin Şartlarındaki Kimyasal Dayanımının İncelenmesi

Özellikle havacılık uygulamalarında kullanılan gaz türbin motorlarındaki nozul, bıçak ve ısı kalkanı gibi parçalarda Nikel esaslı alaşımlar kullanılmaktadır. Fakat bu alaşımların dayanım sıcaklıkları uygulamaları sınırlandırmakta, enerji maliyetini artırarak çevre kirliliğine neden olmaktadır. Ergitilerek büyütülen yönlü katılaştırılmış ötektik oksit seramikler ise bu olumsuzlukları bertaraf etmektedir. Bu çalışmada da yönlü katılaştırılmış MgAl2O4-Y3Al5O12 (MAS-YAG) seramiklerinin üretimi ve sıcak korozyon dirençlerinin, sinterlenerek üretilmiş magnezyum alüminat spinel (MAS)-itriyum alüminyum garnet (YAG) kompoziti ile karşılaştırılması ele alınmıştır. Bu amaçla sinter ve ötektik malzemelerin hacim, ağırlık ve mikroyapı (SEM) değişimleri gözlenmiştir. Oda sıcaklığı ve korozif 1600°C’lik gaz türbin şartlarında sinterlenmiş ve ötektik MAS-YAG malzemelerin eğilme mukavemeti davranışları incelenmiştir. Yönlü katılaştırılmış MAS-YAG yapının korozyon davranışları aynı kompozisyondaki konvansiyonel sinter seramikten daha iyidir.

An Investigation of the Chemical Strength of Directionally Solidified MgAl2O4-Y3Al5O12 Eutectic Ceramic Materials at Gas Turbine Conditions

Nickel based alloys are mostly use in aircraft components such as nozzle, blade and heat shield in gas turbine engines. But the resistingtemperatures of these alloys are limiting their applications, and cause environmental pollution with increasing energy costs. Howeverdirectionally solidified eutectic oxide ceramics grown following melting, may eliminate these problems. In this study, the comparisonof the production and hot corrosion resistance of eutectic structure MgAl2O4-Y3Al5O12 (MAS-YAG) produced by the directionalsolidification method and sintering magnesium aluminate spinel (MAS)-yttrium aluminium garnet (YAG) composite were comparedfor the same chemical composition. For this reason, volume, weight and microstructure (SEM) changes of the sinter and eutecticmaterials were observed. The flexural strength behaviour of sintered and eutectic MAS-YAG materials were investigated at roomtemperature and corrosive gas turbine condition at 1600°C. Corrosion results of directionally solidified MAS-YAG structure werebetter than conventional sinter ceramics for the same composition.

PDF

___

Abalı, S. 2014. Effect of growth rate on the microstructure and mechanical behaviour of directionally solidified Y3Al5O12/ MgAl2O4 eutectics. J. Cryst. Growth, 391: 18-24.
Bahlawane, N., Watanebe, T. 2000. Effect of moisture on the high-temperature stability of unidirectionally solidified Al2O3/ YAG eutectic composites. J. Am. Ceram. Soc., 83: 3077-3081.
Courtright, EL., Graham, HC., Katz, AP., Kerans, RJ. 1992. Ultra-high temperature assessment study: ceramic matrix composites. D.T.I.C. Doc., 1–78.
JUTEM, Japan Ultra-High Temperature Materials Research Center. http://www.jutem.co.jp
Ohnaka, I., Waku, Y., Yasuda, H., Mizutani, Y. 2002. New eutectic ceramics. In: B. Cantor, K. O’Reilly [eds.], Solidification and Casting: Series in Material Science and Engineering. Taylor & Francis. pp. 373-389.
Waku, Y., Nakagawa, N., Wakamoto, T., Ohtsubo, H., Shimizu, K., Kohtoku, Y. 1998. The creep and thermal stability characteristics of a unidirectionally solidified Al2O3/YAG eutectic composite. J. Mater. Sci., 33: 4943-4951.
Waku, Y. 1998. A new ceramic eutectic composite with high strength at 1873 K. Adv. Mater., 10: 615-617.