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Abstract:
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Las superaleaciones de inconel con recubrimientos de barrera térmica generalmente seutilizan en el área aeroespacial para álabes de turbina de aviones. Durante servicio, la aleaciónse expone a temperaturas muy altas lo que puede implicar una degradación en suspropiedades. Por ello, se impusieron los sistemas TBC que constan en un conjunto de trescapas, el sustrato, la capa de unión “bond coat” y los recubrimientos de barrera térmicageneralmente compuestos de circona estabilizada con itria.Estos recubrimientos TBC se depositan por dos métodos diferentes que son por APS ypor EB-PVD y se utilizan para proteger a la aleación de los fuertes cambios de temperatura yde posibles efectos de oxidación. Sin embargo, se ha observado que estas barreras puedensufrir fallas bien sea por efecto de fatiga térmica y por efecto de fatiga por contacto y con lascuales puede ocasionar daños irreversibles en el sustrato. Debido a esto, en primer lugar sehizo un análisis microestructural y de dureza al inconel para de esta manera averiguar si lasfallas de las TBC se ven afectadas por variaciones en el sustrato y luego se hicieron estudiosexperimentales de fatiga térmica y por contacto para determinar el tipo de daño ocasionado.Se realizaron ensayos de fatiga térmica a estas capas hasta temperaturas de 1000°C y1200°C con diferentes ciclos térmicos y se hizo un análisis microestructural y de dureza .Asímismo, se hicieron ensayos de fatiga por contacto para realizar una caracterización mecánicade probetas a temperatura ambiente y tratadas térmicamente para el caso del EBPVD. Estascapas, se sometieron a ensayos de fatiga por contacto con indentador esférico para de estamanera determinar la evolución de algunas de sus propiedades físicas en relación con losdiferentes tratamientos térmicos aplicados. Los resultados se analizaron con microscopia defuerza atómica, microscopia óptica y microscopia electrónica de barrido para determinar loscambios a nivel microestructural generados por este tipo de tratamiento.Se compararon estosresultados con experimentos de indentaciones esféricas simples los cuales se realizaron paradeterminar la resistencia mecánica de estas capas, asi como tambien la dureza y el modulo deYoung. Se midieron las huellas residuales de indentación para poder realizar una curvatensión-deformación que sirvió para estudiar los mecanismos de deformación en las capas.Se pudo comprobar que las propiedades del inconel prácticamente no varían y que losefectos de fatiga térmica y por contacto de los sistemas TBC se debe unicamente a las capasde cerámica. Con estos efectos, se pudo evidenciar un fenómeno de delaminación en lascapas. se observó la aparición de la banda de cizalladura sobre la barrera EB-PVD yformación de grietas intra y intersplats para las probetas APS. |