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Synchrotron XRD Measurements of Thermal Barrier Coatings Subjected to Loads Representing Operational Conditions of Rotating Gas Turbine Blades

Knipe, Kevin und Manero, Albert und Siddiqui, Sanna und Sofronsky, Stephen und Fouquet, Pascal und Raghavan, Seetha und Meid, Carla und Wischek, Janine und Bartsch, Marion und Okasinski, John und Almer, Jonathan und Karlsson, Anette M. (2014) Synchrotron XRD Measurements of Thermal Barrier Coatings Subjected to Loads Representing Operational Conditions of Rotating Gas Turbine Blades. In: 52nd AIAA Aerospace Sciences Meeting - AIAA Science and Technology Forum and Exposition, SciTech 2014. American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc.. 52nd AIAA Aerospace Sciences Meeting - AIAA Science and Technology Forum and Exposition, SciTech 2014, 2014-01-13 - 2014-01-17, National Harbor, Maryland, USA. doi: 10.2514/6.2014-1157. ISBN 978-162410256-1.

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Offizielle URL: http://arc.aiaa.org/doi/pdf/10.2514/6.2014-1157

Kurzfassung

High-energy synchrotron x-rays were used in this work to monitor the internal strain behavior of Thermal Barrier Coatings (TBC) under thermal gradient and mechanical loading. Tubular specimens made from Nickel based super alloy with a TBC-system applied onto the outer surface by Electron Beam Physical Vapor Deposition were used to allow for cooling of the internal surface of the substrate while heating the external surface during thermal mechanical cycling. The coating system consisted of a Yittria Stabilized Zirconia (YSZ) top coat and a MCrAlY bond coat. Through transmission along with a 2D detector allowed for the 2D strain monitoring of each layer during high temperature operation. Monitoring the micro-strain of each phase within the layers provides insight into their high temperature behavior which can be used to further develop predictive models including evolution of elastic strain as well as creep and plasticity. Obtained results have shown a large variation in strains during ramp up of in-phase thermal and/or mechanical load with a significant tensile strain mismatch between the two prominent phases of the bond coat. The YSZ has displayed residual compressive strains at the bond coat/YSZ interface and maintained some compressive residual strain during high temperature holds. These results give valuable insight into the mechanics of these complex systems under various high temperature conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/89506/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Synchrotron XRD Measurements of Thermal Barrier Coatings Subjected to Loads Representing Operational Conditions of Rotating Gas Turbine Blades
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Knipe, KevinUniversity of Central Florida, Orlando, FL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Manero, AlbertUniversity of Central Florida, Orlando, FL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Siddiqui, SannaUniversity of Central Florida, Orlando, FL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sofronsky, StephenUniversity of Central Florida, Orlando, FL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fouquet, PascalUniversity of Central Florida, Orlando, FL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raghavan, SeethaUniversity of Central Florida, Orlando, FL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meid, Carlacarla.meid (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wischek, Janinejanine.wischek (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bartsch, Marionmarion.bartsch (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Okasinski, JohnAdvanced Photon Source, Argonne National Laboratory, Argonne, IllinoisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Almer, JonathanAdvanced Photon Source, Argonne National Laboratory, Argonne, IllinoisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Karlsson, Anette M.Cleveland State University, Ohio, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2014
Erschienen in:52nd AIAA Aerospace Sciences Meeting - AIAA Science and Technology Forum and Exposition, SciTech 2014
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2014-1157
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc.
ISBN:978-162410256-1
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermal Barrier Coating, Synchrotron diffraction, in-situ testing, thermal gradient, mechanical fatigue
Veranstaltungstitel:52nd AIAA Aerospace Sciences Meeting - AIAA Science and Technology Forum and Exposition, SciTech 2014
Veranstaltungsort:National Harbor, Maryland, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:13 Januar 2014
Veranstaltungsende:17 Januar 2014
Veranstalter :American Institute of Aeronautics and Astronautics - AIAA
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebssysteme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Engine Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Triebwerk und Validierungsmethoden (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Experimentelle und numerische Methoden
Hinterlegt von: Bartsch, Dr.-Ing. Marion
Hinterlegt am:10 Jul 2014 09:27
Letzte Änderung:24 Apr 2024 19:55

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