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Accès ouvert déclaré 2025 article

Influence of microstructural parameters on thermal cycling behavior of DVC-TBC systems

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Rattachement africain : it, us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

This study presents a novel approach to characterizing crack distribution and bond coat roughness in Thermal Barrier Coatings (TBCs) with dense vertically cracked (DVC) top coats and MCrAlY bond coats, aiming to correlate microstructural features with durability and failure mechanisms. A MATLAB®-based image analysis routine was developed to extract microstructural and morphological features from BSE-SEM micrographs. A novel parameter, the equivalent through-the-thickness crack density (ρ* ttc ), was introduced to provide a more accurate representation of crack distribution compared to conventional crack density. Additionally, standard (Ra, Rsm) and advanced (Rdq, Rdr) surface descriptors were calculated directly from SEM micrographs. TBCs with CoNiCrAlY bond coats were deposited on single-crystal and polycrystalline nickel-based superalloys and thermal cycling resistance was investigated with furnace cycle tests (FCT) at 1150 °C and 1100 °C. FCT at 1150 °C revealed that higher ρ* ttc correlated with improved thermal cycling resistance due to enhanced strain tolerance, while conventional crack density showed no clear link to durability. Similarly, bond coat roughness analysis demonstrated that higher surface tortuosity, quantified by Rdr, associates with extended TBC lifespan by improving mechanical interlocking and stress dissipation. Additionally, a new non-destructive technique for real-time damage assessment using automatic thermographic image analysis was introduced. FCT at 1100 °C confirmed that coatings with higher ρ* ttc and Rdr exhibit superior resistance to delamination cracks propagation, whereas lower values result in less effective strain tolerance and stress dissipation mechanisms. • A novel crack density parameter (ρ ⁎ ttc ) correlates with improved TBC durability. • Higher bond coat tortuosity (Rdr) enhances mechanical interlocking and stress dissipation. • New image analysis techniques offer better crack and roughness characterization. • Higher ρ ⁎ ttc and Rdr optimize TBC thermal shock resistance. • Higher ρ ⁎ ttc and Rdr increase resistance to delamination crack propagation.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Influence of microstructural parameters on thermal cycling behavior of DVC-TBC systems
Date Crossref
01/03/2025
Éditeur
Elsevier BV
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Sapienza University of Rome Department of Chemical Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Baker Hughes (United States) pays non établi dans la notice
    Entreprise
  • Nuovo Pignone Tecnologie srl pays non établi dans la notice
    Institution

Department of Chemical Engineering — Sapienza University of Rome, Baker Hughes (United States) et Nuovo Pignone Tecnologie srl.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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