본드 코팅층 설계에 따른 열차폐 코팅층의 열적 내구성과 기계적 특성
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2019
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학술저널
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207-207(1쪽)
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항공기, 선박, 발전용 가스터빈의 고온 부품의 경우 사용 고온에서 사용되기 때문에 모재의 온도수용성 한계로 인한 모재의 열화로 성능이 저하되는 문제점들이 발생하게 된다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 열차폐 코팅(Thermal Barrier Coating : TBC)을 적용하며, 냉각 채널과 적용과 함께 고온의 열원으로부터 모재를 보호하는 역할을 한다. 하지만 TBC가 조기에 파괴될 경우, 고온 부품의 모재가 열원에 직접 노출되어 모재의 손상이 가속화되고 최종적으로 제품 손상으로 이어질 수 있기 때문에 TBC의 내구성 향상에 대한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 TBC가 적용되는 본드 코팅층 설계를 통해 TBC의 열적 내구성 및 수명을 향상시키는 연구를 수행하였다. 본드 코팅층은 초내열합금 모재에 대기 플라즈마 용사법 (Air Plasma Spray : APS)과 고속 화염 용사법 (High Velocity Oxygen Fuel : HVOF)을 사용하여 단일층과 이중층으로 코팅층을 형성하였으며, 세라믹 탑 코팅층은 APS 방법으로 형성하였다. 본드 코팅층 형성 방법에 따른 TBC의 열화 거동을 고찰하기 위해 시험편의 표면은 1,100℃, 하부는 950℃로 유지한 상태에서 60분간 노출하고 상온에서 10분간 냉각하는 조건으로 테스트를 실시하였다. 또한 열충격에 대한 저항성을 평가하기 위하여 1,100℃에서 1시간 동안 유지 후 상온의 (25℃) 물에 시편을 급냉시키는 조건으로 코팅층 표면이 50% 이상 박리가 발생할 때 까지 테스트를 수행하였다. 열피로 및 열충격 시험 종료 후, 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 코팅층의 미세구조 변화를 비교·관찰하였으며, Vicker’s 경도기를 이용하여 기계적 물성 변화를 확인하였다.
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