Rivestimenti multistrato termospruzzati metalloceramici per barriere termiche di nuova concezione

In the present paper presents the results related to the early stages diprogettazione, implementation and testing of a new type of thermal barrier coatings costituitada multilayer metal-ceramic obtained by termodeposizione to plasma.Scopo of the research was to characterize the materials used nelsistema Multilayer both from a point of view that the thermo-mechanical thermo-physical, dimodellizzare the behavior of the thermal barrier with the finite element analysis, einfine to evaluate the actual properties of the system by means of exposure tests adelevati flows termici.I materials that make up the various layers of the coating (ZrB2-SiC, Mo, ZrO2-Y2O3), were tested individually by means of a 4-point bending tests and dimisure of coefficient of thermal expansion so as to evaluate the properties termomeccanichea room temperature and up to 1500 ° C. Furthermore, using the tecnicalaser-flash, were studied thermo-physical properties (diffusivity and conducibilitàtermica) of the material object of the trial is at ambient temperature that adelevata temperatura.I results obtained were used for the implementation of specific models of finite aglielementi system (substrate - multilayer coating) with the aim diottimizzare thickness and number of layers and then to evaluate and minimize the mechanical stresstermo-induced thermal loads applicati.Infine tests were carried out preliminary exposure rivestimentomultistrato to evaluate the resistance to heat flow and the properties of isolamentotermico. The test showed the possibility of thermal barriers diconcezione with innovative techniques termodeposizione plasma atmosferacontrollata, and has highlighted the potential in terms of thermal protection and wear-resisting oxidation.

Nel presente lavoro vengono esposti i risultati relativi alle prime fasi di progettazione, realizzazione e test di una nuova tipologia di barriera termica costituita da rivestimenti multistrato metallo-ceramici ottenuti per termodeposizione al plasma. Scopo dell’attività di ricerca è stato quello di caratterizzare i materiali utilizzati nel sistema multistrato sia da un punto di vista termo-meccanico che termo-fisico, di modellizzare il comportamento della barriera termica con l’analisi agli elementi finiti, e infine di valutare le effettive proprietà del sistema per mezzo di prove di esposizione ad elevati flussi termici. I materiali che compongono i vari strati del rivestimento (ZrB2-SiC, Mo, ZrO2- Y2O3), sono stati testati individualmente per mezzo di prove di flessione a 4 punti e di misure di coefficiente di dilatazione termica così da valutarne le proprietà termomeccaniche a temperatura ambiente e fino a 1500 °C. Inoltre, utilizzando la tecnica laser-flash, sono state studiate le proprietà termo-fisiche (diffusività e conducibilità termica) dei materiali oggetto della sperimentazione sia a temperatura ambiente che ad elevata temperatura. I risultati ottenuti sono stati utilizzati per l’implementazione di appositi modelli agli elementi finiti del sistema (substrato - rivestimento multistrato) con l’obiettivo di ottimizzare spessori e numero di strati e quindi di valutare e minimizzare gli stress termo-meccanici indotti dai carichi termici applicati. Infine sono state condotte prove preliminari di esposizione sul rivestimento multistrato per valutarne la resistenza ai flussi termici e le proprietà di isolamento termico. La sperimentazione ha mostrato la possibilità di realizzare barriere termiche di concezione innovativa con tecniche di termodeposizione al plasma in atmosfera controllata, e ne ha evidenziato le potenzialità in termini di protezione termica e di resistenza all’ossidazione.