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Recession of an EB-PVD YSZ Coated Turbine Blade by CaSO4 and Fe, Ti-Rich CMAS-Type Deposits

Braue, Wolfgang und Mechnich, Peter (2011) Recession of an EB-PVD YSZ Coated Turbine Blade by CaSO4 and Fe, Ti-Rich CMAS-Type Deposits. Journal of the American Ceramic Society, 94 (12), Seiten 4483-4489. Wiley. doi: 10.1111/j.1551-2916.2011.04747.x.

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Kurzfassung

An in-service high-pressure turbine blade with a columnar, Y2O3-stabilized ZrO2 (YSZ) thermal barrier coating (TBC) fabricated by electron-beam physical vapor deposition was investigated to access the TBC hot corrosion mechanisms during turbine operation. The TBC exhibits a through-thickness pore filling with anhydrite-type CaSO4. Chemical analysis of the CMAS-type particle deposits reveals relatively low SiO2 but high CaO contents and substantial amounts of Fe2O3 and TiO2. The hot corrosion scenario observed at the YSZ column tips involves newly formed CaZrO3 and the garnet-type phase Ca3(Zr,Mg,Ti)2(Fe,Al,Si)3O12, also known as the mineral kimzeyite. The phase relationships were confirmed in laboratory experiments. CaSO4 as well as the particle deposits prove to be effective solvents for YSZ introducing distinct solid-state reactions. The results support the idea of a dual YSZ hot corrosion process. A first stage controlled by a SiO2-free Ca-source, most likely primary CaSO4 produces a thin CaZrO3 layer. A second, CMAS-type stage providing high concentrations of Fe2O3, TiO2, and SiO2 favors the formation of kimzeyite. The melting temperature of kimzeyite presumably defines a thermal operation limit for YSZ-based TBCs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/72554/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Recession of an EB-PVD YSZ Coated Turbine Blade by CaSO4 and Fe, Ti-Rich CMAS-Type Deposits
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Braue, Wolfgangwolfgang.braue (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mechnich, Peterpeter.mechnich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Dezember 2011
Erschienen in:Journal of the American Ceramic Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:94
DOI:10.1111/j.1551-2916.2011.04747.x
Seitenbereich:Seiten 4483-4489
Verlag:Wiley
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Turbine Blade, EB-PVD YSZ, Recession, CMAS
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebe (alt)
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DLR - Forschungsgebiet:L ER - Antriebsforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Brennkammertechnologien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Keramische Struktur- und Funktionswerkstoffe
Hinterlegt von: Mechnich, Dr.rer.nat. Peter
Hinterlegt am:07 Dez 2011 15:58
Letzte Änderung:08 Mär 2018 18:45

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