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Estimation of CMAS Infiltration depth in EB-PVD TBCs: A new constraint model supported with experimental approach.

Naraparaju, Ravisankar und Gomez Chavez, Juan J und Niemeyer, Philipp David und Hess, Kai Uwe und Song, Wenjia und Dingwell, D.B und Lokachari, Siddharth und Ramana, C.V. und Schulz, Uwe (2019) Estimation of CMAS Infiltration depth in EB-PVD TBCs: A new constraint model supported with experimental approach. Journal of the European Ceramic Society, 39, Seiten 2936-2945. Elsevier. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.02.040. ISSN 0955-2219.

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Kurzfassung

Two standard 7YSZ coatings were deposited by EB-PVD techniques and tested against CMAS infiltration at short time intervals (up to 8 min.) at 1250˚C in air. They exhibited different microstructures, i.e. porosities and microstructural features. Two species of CMAS with different compositions were used and their viscosities were determined using the concentric cylinder method and their contact angles were measured using high temperature heating microscopy. The theoretical viscosities, which were calculated using a statistical model based on the chemical composition of the melts, differed from the measured values of the viscosities by one order of magnitude. A large variation in the contact angles within a very short range of temperature (1243-1266°C) was observed as well. The porosity and surface area measurements were performed on both EB-PVD microstructures using the nitrogen physisorption method. Additionally, the produced coatings exhibited porosities of 14.5 and 29.5 percent and the infiltration experiments have shown that the more porous coating provides higher infiltration resistance. The effect of porosity on CMAS infiltration kinetics was investigated and the results elucidate that the porosity network plays a more preeminent role than the amount of porosity. The experimental infiltration results have been compared with calculated infiltration data using a novel mathematical approach proposed in previous studies in which the permeability of the coatings is assessed with two contrasting methods termed “concentric pipe” and “open pipe” models. The infiltration was calculated by incorporating the experimentally determined properties such as contact angle, viscosity and porosity. A fitting parameter has been derived from the equations for the geometry factor for both microstructures. The calculated and experimental results are in good agreement with the concentric pipe model supporting the validity of this CMAS infiltration model.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130379/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Estimation of CMAS Infiltration depth in EB-PVD TBCs: A new constraint model supported with experimental approach.
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Naraparaju, RavisankarRavisankar.Naraparaju (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3944-1132NICHT SPEZIFIZIERT
Gomez Chavez, Juan Jjjgomez2 (at) miners.utep.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Niemeyer, Philipp DavidPhilipp.Niemeyer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4386-2589NICHT SPEZIFIZIERT
Hess, Kai UweNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Song, WenjiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dingwell, D.Bludwig maximilians universität münchen, earth & environmental sciences, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lokachari, SiddharthNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ramana, C.V.rvchintalapalle (at) utep.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schulz, UweUwe.Schulz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0362-8103NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 Februar 2019
Erschienen in:Journal of the European Ceramic Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:39
DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2019.02.040
Seitenbereich:Seiten 2936-2945
Verlag:Elsevier
ISSN:0955-2219
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CMAS, EB-PVD, Infiltration kinetics, 7YSZ
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 - Turbinentechnologien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Hochtemperatur-und Funktionsschutzschichten
Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Naraparaju, Dr Ravisankar
Hinterlegt am:11 Nov 2019 18:17
Letzte Änderung:28 Mär 2023 23:54

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