Erosione da particolato solido su barriere termiche ceramiche ottenute con tecniche di plsama spray e deposizione fisica in fase vapore

Le barriere termiche ceramiche (TBCs) sono utilizzate per proteggere i componenti caldi delle turbine a gas dai gas caldi di combustione. Rivestimenti ottenuti da processi di deposizione fisica in fase vapore (EBPVD) possiedono una microstruttura colonnare che garantisce un’alta resistenza alle deformazioni e un migliore comportamento all’erosione rispetto a quelli prodotti per plasma spray (APS). Il principale inconveniente dei rivestimenti EBPVD è che il loro costo di realizzazione è alto rispetto a quello delle APS TBCs. Oggigiorno rivestimenti APS segmentati e PS-PVD sono stati sviluppati per migliorare la resistenza ad erosione da particolato solido delle TBCs prodotte per plasma spray. In questa prospettiva rivestimenti APS a porosità standard, APS segmentati, EBPVD e PS-PVD sono stati testati a 700° in un impianto di erosione prendendo come riferimento i rivestimenti EBPVD e APS standard. I test sono stati sviluppati ad angoli di impatto di 30° e 90°, rappresentativi degli angoli di collisione del particolato sulle palette delle turbine a gas. Della polvere di allumina è stata utilizzata come materiale erosivo e per investigare l’effetto della variazione delle dimensione delle particelle erosive sono state considerate due diverse distribuzioni granulometriche. A conclusione dei test è stata studiata la microstruttura delle TBC usando la microscopia elettronica al fine di verificare i meccanismi di degrado che hanno avuto luogo sui rivestimenti. È stato inoltre messo a punto un modello di calcolo in grado di stimare la velocità con cui le particelle erosive sono in grado di colpire i campioni. Ciò ha permesso di approfondire lo studio del legame che unisce il tasso di erosione e l’energia cinetica posseduta dal particolato erosivo. Infine è stato trattato come stimare anticipatamente attraverso il modello di calcolo i tassi di erosione.