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Microstructure design for blended feedstock and its thermal durability in lanthanum zirconate based thermal barrier coatings
저자
Song, Dowon ; Paik, Ungyu ; Guo, Xingye ; Zhang, Jing ; Woo, Ta-Kwan ; Lu, Zhe ; Jung, Sung-Hoon ; Lee, Je-Hyun ; Jung, Yeon-Gil
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2016
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
40-49(10쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>The effects of microstructure design on the lifetime performance of lanthanum zirconate (La<SUB>2</SUB>Zr<SUB>2</SUB>O<SUB>7</SUB>; LZO)-based thermal barrier coatings (TBCs) were investigated through various thermal exposure tests, such as furnace cyclic thermal fatigue, thermal shock, and jet engine thermal shock. To improve the thermal durability of LZO-based TBCs, composite top coats using two feedstock powders of LZO and 8wt.% yttria-doped stabilized zirconia (8YSZ) were prepared by mixing in different volume ratios (50:50 and 25:75, respectively). In addition, buffer layers were introduced in layered LZO-based TBCs deposited using an air-plasma spray method. The TBC with the double buffer layer showed the best thermal cycle performance among all samples in all tests. For applications with relatively slow cooling rates, the thermal durability in single-layer TBCs is more effectively enhanced by controlling a composition ratio in the blended powder, better than introducing a single buffer layer. For applications with relatively fast cooling rates, the thermal durability can be effectively improved by introducing a buffer layer than controlling a composition in the top coat, since the buffer layer provides fast localized stress relief due to its high strain compliance. These research findings allow us to control the TBC structure, and the buffer layer is efficient in improving thermal durability in cyclic thermal environments.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Thermal durability in La<SUB>2</SUB>Zr<SUB>2</SUB>O<SUB>7</SUB> based TBCs has been investigated. </LI> <LI> Cyclic thermal exposure tests were employed in determining thermal durability. </LI> <LI> Buffer layer can improve the thermal durability of TBC in fast cooling rates. </LI> <LI> Blended composition can enhance the thermal durability of TBC in slow cooling rates. </LI> <LI> TBC with a double buffer layer showed the most outstanding thermal durability in all tests. </LI> </UL> </P>
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