Abstract:
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Las superaleaciones de inconel con recubrimientos de barrera térmica generalmente se
utilizan en el área aeroespacial para álabes de turbina de aviones. Durante servicio, la aleación
se expone a temperaturas muy altas lo que puede implicar una degradación en sus
propiedades. Por ello, se impusieron los sistemas TBC que constan en un conjunto de tres
capas, el sustrato, la capa de unión “bond coat” y los recubrimientos de barrera térmica
generalmente compuestos de circona estabilizada con itria.
Estos recubrimientos TBC se depositan por dos métodos diferentes que son por APS y
por EB-PVD y se utilizan para proteger a la aleación de los fuertes cambios de temperatura y
de posibles efectos de oxidación. Sin embargo, se ha observado que estas barreras pueden
sufrir fallas bien sea por efecto de fatiga térmica y por efecto de fatiga por contacto y con las
cuales puede ocasionar daños irreversibles en el sustrato. Debido a esto, en primer lugar se
hizo un análisis microestructural y de dureza al inconel para de esta manera averiguar si las
fallas de las TBC se ven afectadas por variaciones en el sustrato y luego se hicieron estudios
experimentales de fatiga térmica y por contacto para determinar el tipo de daño ocasionado.
Se realizaron ensayos de fatiga térmica a estas capas hasta temperaturas de 1000°C y
1200°C con diferentes ciclos térmicos y se hizo un análisis microestructural y de dureza .Así
mismo, se hicieron ensayos de fatiga por contacto para realizar una caracterización mecánica
de probetas a temperatura ambiente y tratadas térmicamente para el caso del EBPVD. Estas
capas, se sometieron a ensayos de fatiga por contacto con indentador esférico para de esta
manera determinar la evolución de algunas de sus propiedades físicas en relación con los
diferentes tratamientos térmicos aplicados. Los resultados se analizaron con microscopia de
fuerza atómica, microscopia óptica y microscopia electrónica de barrido para determinar los
cambios a nivel microestructural generados por este tipo de tratamiento.Se compararon estos
resultados con experimentos de indentaciones esféricas simples los cuales se realizaron para
determinar la resistencia mecánica de estas capas, asi como tambien la dureza y el modulo de
Young. Se midieron las huellas residuales de indentación para poder realizar una curva
tensión-deformación que sirvió para estudiar los mecanismos de deformación en las capas.
Se pudo comprobar que las propiedades del inconel prácticamente no varían y que los
efectos de fatiga térmica y por contacto de los sistemas TBC se debe unicamente a las capas
de cerámica. Con estos efectos, se pudo evidenciar un fenómeno de delaminación en las
capas. se observó la aparición de la banda de cizalladura sobre la barrera EB-PVD y
formación de grietas intra y intersplats para las probetas APS. |