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Thermal barrier coating systems — analysis of nanoindentation curves

Zotov, Nikolay und Bartsch, Marion und Eggeler, Gunther (2009) Thermal barrier coating systems — analysis of nanoindentation curves. Surface and Coatings Technology, 203, Seiten 2064-2072. Elsevier. doi: 10.1016/j.surfcoat.2009.02.008.

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Kurzfassung

Mechanical properties (Young's modulus E, hardness H, degree of plasticity) of all three components of thermal barrier coatings systems, prepared by electron beam physical vapour deposition (EB PVD), have been investigated by nanoindentation. The power-law exponents n and m, describing the shapes of the loading and unloading nanoindentation curves, increase with peak load for the yttrium-stabilized zirconia top coat (TC), containing 4 mol% Y2O3, and the NiCoCrAlY bond coat (BC). The variations of m are correlated to the degree of plasticity. Decrease of the hardness with increasing peak load, generally known as indentation size effect (ISE), is observed only for the TC and the BC. The ISE in the TC is explained using a new empirical equation based on the concept of elastic recovery. The average Young's moduli of the Ni-based superalloy substrate, the BC and the TC are 189±11 GPa, 166±7 GPa, and 126±25 GPa, respectively. The corresponding average hardness values are 3.3±0.3 GPa, 5.5±0.2 GPa, and 6.2±1.7 GPa, respectively. The mechanical properties of the TC show complex behaviour upon annealing at 1000°°C in air, which can be explained by changes in the porosity and the residual stresses.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/61202/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thermal barrier coating systems — analysis of nanoindentation curves
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zotov, NikolayRuhr-Universität BochumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bartsch, MarionMarion.Bartsch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3952-2928NICHT SPEZIFIZIERT
Eggeler, GuntherRuhr-Universität BochumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2009
Erschienen in:Surface and Coatings Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:203
DOI:10.1016/j.surfcoat.2009.02.008
Seitenbereich:Seiten 2064-2072
Verlag:Elsevier
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermal barrier coatings Yttria-stabilized zirconia Ni-based superalloys Nanoindentation Indentation size effects Degree of plasticity Power-law exponents
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:L VU - Luftverkehr und Umwelt (alt)
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L VU - Luftverkehr und Umwelt
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Schadstoffarmer Luftverkehr (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Experimentelle und numerische Methoden
Hinterlegt von: Bartsch, Dr.-Ing. Marion
Hinterlegt am:27 Nov 2009 10:56
Letzte Änderung:10 Apr 2019 11:55

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