The growth and influence of thermally grown oxide in a thermal barrier coating

Revestimentos para barreira térmica: evolução e perspectivas

“…Entre a liga e o revestimento, está a camada de ligação (bond coat), assim chamado porque, nos estágios iniciais de desenvolvimento na produção de um revestimento viável, verificou-se que a superliga tinha de ser coberta com uma primeira camada metálica para garantir que o revestimento cerâmico se mantivesse aderente mediante oxidação. Entre a camada de ligação e o revestimento cerâmico, está a camada de óxido formada durante a exposição à alta temperatura, chamada de TGO (Thermally Grown Oxide) [6,7,8]. Finalmente, durante a formação dos revestimentos metálico e cerâmico, assim como posteriormente, durante o uso, forma-se uma camada de reação, como resultado da interdifusão entre a camada de ligação e a superliga [8].…”

“…Entre a camada de ligação e o revestimento cerâmico, está a camada de óxido formada durante a exposição à alta temperatura, chamada de TGO (Thermally Grown Oxide) [6,7,8]. Finalmente, durante a formação dos revestimentos metálico e cerâmico, assim como posteriormente, durante o uso, forma-se uma camada de reação, como resultado da interdifusão entre a camada de ligação e a superliga [8].…”

“…Para que se tenha ideia destes melhoramentos substanciais nas últimas cinco décadas, devese citar o aumento na temperatura máxima do gás no aerofólio das turbinas permitido por tais melhorias. O aumento das temperaturas no aerofólio tem sido facilitado por três grandes desenvolvimentos: a) avanços dramáticos no projeto das ligas para produzir composições de ligas mais resistentes à fluência e à fadiga; b) avanços na tecnologia de fundição, que facilitou não somente a fundição de grandes lâminas e palhetas de superliga de monocristal (solidificação unidirecional), mas também os intrincados canais internos nas lâminas, projetados para facilitar o resfriamento e refrigeração; e c) o desenvolvimento de uma tecnologia de revestimento viável para depositar um revestimento isolante térmico nos componentes da turbina [7,8].…”

“…Os dois primeiros itens são extensivamente tratados na literatura, mas o menos discutido ou conhecido é o desenvolvimento dos Revestimentos para Barreira Térmica, mesmo considerando que seu uso na última década permitiu um aumento muito grande nas temperaturas das turbinas, muito maior que a possibilitada pelas mudanças na tecnologia de solidificação direcional e técnicas de obtenção de ligas de monocristal dos últimos 30 anos [7,8,9].…”

“…Nos primeiros dias de desenvolvimento de TBCs, tal ligação com a liga do substrato foi uma grande preocupação, especialmente quando aspergido por plasma, pois a zircônia depositada é um grande condutor de oxigênio e a camada de ligação deve também ser capaz de formar um óxido protetor, estável e de crescimento lento, para evitar ataque oxidativo da liga. Sabe-se que uma das principais formas de falha é associada com a falha do óxido de alumínio de protecção formado sobre a liga metálica da camada de ligação, o chamado TGO [5,14]. Assim, a camada de ligação deve também ter estabilidade morfológica suficiente para que, durante aquecimento e resfriamento, bem como a alta temperatura, não cause distorções ou introduza defeitos de interface.…”