Título

INVESTIGAÇÃO DA REFUSÃO POR LASER NO RECOBRIMENTO COMO FORMA DE BARREIRA TÉRMICA

INVESTIGATION OF LASER REMELTED THERMAL BARRIER COATING

Autoria

Freitas, Filipe Estevão de; Reis, Adriano Gonçalves dos; Oliveira, Aline Capella de; Reis, Danieli Aparecida Pereira

DOI

10.5151/2594-5327-33531

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Resumo

Recobrimentos como forma de barreira térmica (TBC) oferecem uma proteção contra oxidação para componentes usados em partes de seção quente dos motores de turbina a gás. Uma técnica que tem sido investigada para aumentar a vida útil e a temperatura de trabalho desses componentes é refusão do TBC utilizando tratamento por laser. O objetivo deste trabalho foi avaliar diferentes parâmetros de laser de CO2 para refusão da camada cerâmica de zircônia estabilizada com ítria do TBC num substrato de Ti-6Al-4V. As amostras foram analisadas por microscopia óptica e, após uma triagem comparativa, os parâmetros escolhidos foram avaliados através de análise termogravimétrica e oxidação em forno e, por fim, a amostra que obteve melhor resultado foi caracterizada por perfilometria óptica e difração de raios X rasante. A refusão por laser com densidade de energia de 1,05 J/mm2 e 2,47 J/mm2 apresentaram camadas mais uniformes e menores quantidades de defeitos superficiais, com espessura da camada tratada de ~35 μm e ~56 μm, respectivamente. O tratamento por laser com 1,05 J/mm2 apresentou melhor resistência à oxidação, com redução considerável da rugosidade superficial, além de um aumento da fase t’, que é fase que proporciona uma maior tenacidade à camada cerâmica; indicando um tratamento promissor para melhorar o comportamento mecânico da liga com TBC em altas temperaturas.

 

Thermal barrier coatings (TBCs) have been used for oxidation protection in hot sections of gas turbine engines components. One technique that has been investigated to increase the live time and working temperature of these components is the laser remelted on TBC. The aim of this work was the investigation of different CO2 laser parameters for remelting of the TBC yttria-stabilized zirconia on Ti-6Al-4V substrate. The samples were analyzed by optical microscopy and, after comparative examination, the chosen parameters were evaluated by thermogravimetric analysis and discontinuous oxidation and, finally, the sample that obtained the best result was characterized by optical profilometry and X-ray diffraction. Laser treatments with energy density of 1.05 J/mm2 and 2.47 J/mm2 showed more uniform layers and smaller amounts of surface defects, with a treated layer thickness of ~35 μm and ~56 μm, respectively. The sample remelted with 1.05 J/mm2 presented better oxidation resistance, with a considerable reduction of the surface roughness and an increase of t'-phase, which is phase that provides a higher tenacity to the ceramic layer; indicating a promising treatment to improve the mechanical behavior of the alloy with TBC at high temperatures.

Palavras-chave

TBC; Refusão por laser; Oxidação; Ti-6Al-4V

TBC; Laser remelted; Oxidation; Ti-6Al-4V.