Rivestimenti termospruzzati per la protezione dall'ossidazione ad alta temperatura di palette di turbina

I rivestimenti utilizzati per la realizzazione delle palette di turbine a gas sono dei sistemi multilayer composti da uno strato più esterno in materiale ceramico (top coat) e da uno strato intermedio in lega metallica (bond coat) finalizzati, rispettivamente, alla protezione del componente dalle elevate temperature di esercizio e dall’ossidazione. Il ceramico inoltre protegge la paletta da fenomeni di erosione superficiale. Il presente elaborato è finalizzato allo studio del comportamento all’ossidazione di questi sistemi. In particolare si vuole proporre l’aggiunta di un nuovo strato interposto tra bond coat ed top coat analizzando, tramite uno studio sperimentale, come varia la cinetica d’ossidazione del componente. Nella parte finale del lavoro è presentato inoltre lo sviluppo di un modello agli elementi finiti in grado di simulare, in funzione dei diversi comportamenti all’ossidazione, lo stato tensionale che si genera nella paletta. Il lavoro è stato organizzato secondo la struttura di seguito descritta: Fase 1: 1. Definizione dello stato dell’arte nel campo dei rivestimenti protettivi per palette di turbina (TBC - Thermal Barrier Coatings); 2. Selezione e deposizione di cinque rivestimenti antiossidanti MCrAlY commerciali; 3. Studio delle cinetiche di ossidazione ad alta temperatura e dell’evoluzione microstrutturale dei rivestimenti MCrAlY depositati; 4. Selezione del rivestimento con le migliori prestazioni in termini di resistenza all’ossidzione. Fase 2: 5. Modifica superficiale del rivestimento selezionato tramite deposizione di un film di allumina PVD volto a migliorarne il comportamento in ossidazione; 6. Studio delle cinetiche di ossidazione ad alta temperatura e dell’evoluzione microstrutturale del rivestimento MCrAlY modificato. Fase 3: 7. Studio delle proprietà meccaniche in temperatura del rivestimento selezionato; 8. Sviluppo di un modello agli elementi finiti di paletta di turbina rivestita con TBC: analisi delle sollecitazioni indotte dall’ossidazione del sistema MCrAlY.