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Fatigue cracks in a thermal barrier coating system on a super alloy in multiaxial thermomechanical testing

Bartsch, Marion und Baufeld, Bernd und Dalkilic, Serdar und Chernova, Liudmila und Heinzelmann, Michael (2007) Fatigue cracks in a thermal barrier coating system on a super alloy in multiaxial thermomechanical testing. International Journal of Fatigue, 30 (2), Seiten 211-218. Elsevier. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2007.01.037.

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com

Kurzfassung

Thermal barrier coatings (TBC) are applied on cooled gas turbine components. Between the heated and cooled surfaces a thermal gradient develops, resulting for constraint components in high multiaxial stresses, which may exceed stresses due to mechanical loading. In order to investigate the damage behaviour of TBC systems under close to reality conditions, thermal mechanical fatigue tests with controlled thermal gradients (TGMF-tests) were performed on coated tubular specimens. The specimen substrate was made from directionally solidified nickel base superalloy IN100 DS, and the coating system comprised a NiCoCrAlY bond coat and a ceramic top coat from partially stabilized zirconia. The stress distribution over the specimen wall, which was generated in the course of one TGMF cycle, has been analysed by linear elastic Finite Element calculations. In TGMF testing specific damages occurred underneath the adherent ceramic top coat, evolving into fatigue cracks, which propagated primarily in the metallic bond coat parallel to the surface. In length sections the crack shape in this stage resembles a ‘smiley’. During further cycling the crack path deviated to the interface between BC and top coat, enhancing spallation. The ‘smiley’-crack patterns, which only occurred in TGMF but not in isothermal low cycle fatigue or thermal fatigue, are discussed with respect to the cyclic local stress distribution.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/49408/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Fatigue cracks in a thermal barrier coating system on a super alloy in multiaxial thermomechanical testing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bartsch, MarionNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baufeld, BerndKatholieke Universiteit Leuven, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dalkilic, SerdarAnadolu University, Eskishir, TurkeyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chernova, LiudmilaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heinzelmann, MichaelFachhochschule Bonn-Rhein-SiegNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:März 2007
Erschienen in:International Journal of Fatigue
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
Band:30
DOI:10.1016/j.ijfatigue.2007.01.037
Seitenbereich:Seiten 211-218
Verlag:Elsevier
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Gas turbines; Thermomechanical fatigue/cycling; Crack formation; Fatigue crack growth; Stress analysis
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HGF - Programmthema:L VU - Luftverkehr und Umwelt (alt)
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DLR - Forschungsgebiet:L VU - Luftverkehr und Umwelt
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Schadstoffarmer Luftverkehr (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung
Hinterlegt von: Bartsch, Dr.-Ing. Marion
Hinterlegt am:16 Nov 2007
Letzte Änderung:27 Apr 2009 13:58

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