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High-energy X-ray phase analysis of CMAS-infiltrated 7YSZ thermal barrier coatings: Effect of time and temperature

Stein, Zach und Kenesei, Peter und Park, Jun-Sang und Almer, Jonathan und Naraparaju, Ravisankar und Schulz, Uwe und Raghavan, Seetha (2020) High-energy X-ray phase analysis of CMAS-infiltrated 7YSZ thermal barrier coatings: Effect of time and temperature. Journal of Materials Research. Cambridge University Press. doi: 10.1557/jmr.2020.212. ISSN 0884-2914.

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Kurzfassung

Calcium–magnesium–alumino-silicate (CMAS) particulates enter the aero-engine in a sandy environment, melt and infiltrate into 7 wt% yttria-stabilized zirconia (7YSZ) thermal barrier coatings (TBCs), reducing their lifetime. This leads to chemical degradation in 7YSZ accompanied by tetragonal to monoclinic phase transformation upon cooling. In this work, electron-beam physical vapor deposition coatings were infiltrated with a synthetic CMAS. Synchrotron X-ray diffraction measurements show that CMAS infiltration at 1250 °C has about 43% higher monoclinic phase volume fraction (PVF) at the coating surface compared to 1225 °C and remains consistently higher throughout the coating depth. Additionally, the increase in annealing time from 1 to 10 h results in a 31% higher monoclinic phase at the surface. Scanning electron microscopy revealed the presence of globular monoclinic phases corresponding spatially with the above findings. These results resolve the impact of time and temperature on CMAS infiltration kinetics which is important for mitigation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136006/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:High-energy X-ray phase analysis of CMAS-infiltrated 7YSZ thermal barrier coatings: Effect of time and temperature
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stein, ZachNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kenesei, PeterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Park, Jun-SangNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Almer, JonathanX-Ray Science Division, Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory, Argonne, IL 60439,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Naraparaju, RavisankarRavisankar.Naraparaju (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3944-1132NICHT SPEZIFIZIERT
Schulz, UweUwe.Schulz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0362-8103NICHT SPEZIFIZIERT
Raghavan, SeethaUniversity of Central Florida, Orlando, FL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2020
Erschienen in:Journal of Materials Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1557/jmr.2020.212
Verlag:Cambridge University Press
ISSN:0884-2914
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CMAS, 7YSZ, X-Ray, TBC
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
Hinterlegt von: Naraparaju, Dr Ravisankar
Hinterlegt am:19 Okt 2020 09:53
Letzte Änderung:28 Mär 2023 23:56

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