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- W2144666576 abstract "To resist high thermal loads in turbines effectively, turbine blades are protected by thermal barrier coatings in combination with additional air cooling. State-of-the-art yttria stabilised zirconia top coats do not operate at temperatures higher than 1,200 °C. Promising candidates for alternative top coats are pyrochlores, lanthanum zirconate and gadolinium zirconate. But lifetime of pyrochlores is short because of spallation. However, combinations of yttria stabilised zirconia and lanthanum zirconate or gadolinium zirconate as multilayer systems are promising top layers operating at higher temperatures than yttria stabilised zirconia. Such thermal barrier coatings top coats as double-ceramic-layer systems consisting of 7 wt.% yttria stabilised zirconia and lanthanum zirconate or gadolinium zirconate were deposited by Electron Beam-Physical Vapour Deposition. The focus of the work was set on the influence of the coating design and the microstructure variation generated at different rotating speeds on the adhesion and thermally grown oxide behaviour after isothermal oxidation at 1,300 °C. Phase formation of the thermal barrier coatings top coats was obtained using X-ray diffraction. After isothermal oxidation tests for 50 h at 1,300 °C, both, microstructure change and the formation of the thermally grown oxide were investigated. While the pyrochlore single-ceramic-layer are completely spalled off, microstructure of the double-ceramic-layer reveals only crack initiation. The thermally grown oxide thickness was determined by means of scanning electron microscopy. A high aluminum and oxygen content in the thermally grown oxide is found using X-ray spectroscopy. Existence of α-phase in Al2O3 was proved by X-ray diffraction. After isothermal testing, no phase transformation can be detected regarding the double-ceramic-layer coatings. Wärmedämmschichten schützen die hochtemperaturbeanspruchten und luftgekühlten Turbinenschaufeln in einer Gasturbine effizient vor erhöhter thermischer Belastung. Die konventionell eingesetzte Wärmedämmschicht bestehend aus Yttriumoxid stabilisiertem Zirkonoxid besitzt eine Einsatztemperatur bis maximal 1.200 °C. Pyrochlormaterialien wie Lanthan- und Gadoliniumzirkonat sind vielversprechende Wärmedämmschichten, die eine ernstzunehmende Alternative zu Yttriumoxid stabilisiertem Zirkonoxid darstellen. Nichtsdestrotrotz besitzen Pyrochlormaterialien eine kurze Lebensdauer, da sie plötzlich abplatzen. Eine Kombination aus Yttriumoxid stabilisiertem Zirkonoxid und Lanthan- oder Gadoliniumzirkonat als Multilagensystem sind vielversprechende Wärmedämmschichten mit einer Einsatztemperatur über 1.200 °C. Diese zweilagigen keramischen Wärmedämmschichten, bestehend aus 7 Gew.-% Yttriumoxid stabilisiertem Zirkonoxid und Lanthan- oder Gadoliniumzirkonat wurden mittels Electron Beam-Physical Vapour Deposition Technologie abgeschieden. Dabei wurde der Einfluss des Schichtdesigns und der Mikrostruktur Varianten, abhängig von der Rotations-geschwindigkeit während der Abscheidung, auf die Haftfestigkeit und das Verhalten des thermisch gewachsenen Oxids nach isothermer Auslagerung bei 1.300 °C untersucht. Die Phasen der Wärmedämmschicht wurden mittels Röntgendiffraktometrie analysiert. Sowohl die Mikrostruktur als auch das thermisch gewachsene Oxid wurden nach isothermer Auslagerung für eine Dauer von 50 h bei 1.300 °C untersucht. Während einlagige Lanthan- oder Gadoliniumzirkonat-WDS nach der Auslagerung vollständig abplatzen, bleiben die zweilagigen Wärmedämmschichten mit geringfügigen Rissen intakt. Die Schichtdicke des thermisch gewachsenen Oxids wurde mittels Rasterelektronenmikroskopie bestimmt. Des Weiteren wurde ein hoher Aluminium- und Sauerstoffgehalt in dem thermisch gewachsenen Oxid mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie detektiert. Die Röntgendiffraktometrie beweist, dass das thermisch gewachsene Oxid hauptsächlich aus α-Al2O3 besteht. Die zweilagigen Wärmedämmschichten zeigen keine Phasentransformation nach der isothermen Auslagerung bei 1.300 °C." @default.
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