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Comparative study of EB-PVD gadolinium-zirconate and yttria-rich zirconia coatings performance against Fe-containing calcium-magnesium-aluminosilicate (CMAS) infiltration

Chavez, Juan J. Gomez und Naraparaju, Ravisankar und Mikulla, Christoph und Mechnich, Peter und Kelm, Klemens und Ramana, C.V. und Schulz, Uwe (2021) Comparative study of EB-PVD gadolinium-zirconate and yttria-rich zirconia coatings performance against Fe-containing calcium-magnesium-aluminosilicate (CMAS) infiltration. Corrosion Science, 190, Seite 109660. Elsevier. doi: 10.1016/j.corsci.2021.109660. ISSN 0010-938X.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2021.109660

Kurzfassung

This detailed study compare and contrast the calcium-magnesium-aluminosilicate (CMAS) infiltration resistance behavior of electron-beam physical vapor deposition (EB-PVD) produced gadolinium zirconate (GZO) and yttria rich zirconia (65YZ, 65 wt % Y2O3 rest zirconia) coatings. The infiltration kinetics, as well as the stability and protective nature of different reaction products, was studied by performing long term infiltration tests (up to 50 h) at 1250 °C. The results reveal that for the specific microstructures used in this study, 65YZ has a higher infiltration resistance and forms a thinner reaction layer compared to GZO. The analysis indicates that the better performance of 65YZ is associated with a synergetic reaction mechanism, which includes the formation of Carich apatite and a uniform layer of a garnet phase. The formation of apatite requires more rare-earth (RE) in the case of GZO than its 65YZ counterpart, meaning that more Gd would be dissolved before forming apatite crystals, which leads to higher consumption of the GZO layer compared to that of 65YZ. The implications of these mechanisms are discussed in detail concerning the tendency of garnet formation, equilibration of the apatite phase with Ca and RE content, and the effects of the reduction in viscosity due to the RE dissolution into the glass. However, microstructural differences in the coatings used in this study might also affect the diverging infiltration resistance and reaction kinetics and need to be considered

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/145002/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Comparative study of EB-PVD gadolinium-zirconate and yttria-rich zirconia coatings performance against Fe-containing calcium-magnesium-aluminosilicate (CMAS) infiltration
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Chavez, Juan J. GomezNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Naraparaju, RavisankarNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mikulla, ChristophNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mechnich, PeterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kelm, KlemensNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ramana, C.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schulz, UweNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2 Juli 2021
Erschienen in:Corrosion Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:190
DOI:10.1016/j.corsci.2021.109660
Seitenbereich:Seite 109660
Verlag:Elsevier
ISSN:0010-938X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:EB-PVD thermal barrier coatings, CMAS attack, Infiltration kinetics, Microstructures, Reaction mechanism, Phase formation
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Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Hochtemperatur-und Funktionsschutzschichten
Institut für Werkstoff-Forschung > Struktur- und Funktionskeramik
Hinterlegt von: Naraparaju, Dr Ravisankar
Hinterlegt am:08 Nov 2021 10:00
Letzte Änderung:04 Dez 2023 12:45

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