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rapporti - Deliverable

1.2.3.1-Indagine sulla modellizzazione meccanica del danno dei rivestimenti con TBC e analisi dei meccanismi di degrado delle barriere termiche

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1.2.3.1-Indagine sulla modellizzazione meccanica del danno dei rivestimenti con TBC e analisi dei meccanismi di degrado delle barriere termiche

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 12:47 pm

Questo rapporto è una rassegna bibliografica dei risultati ottenuti nel campo dello studio dei meccanismi di evoluzione microstrutturale del rivestimento multistrato detto comunemente barriera termica (TBC), grazie al quale le turbine a gas dell’ultima generazione possono operare con temperature d’ingresso superiori ai 1200°C. Dato che la barriera termica ceramica (TBC) abbatte la temperatura del metallo sottostante di circa un centinaio di gradi ogni 150 micrometri di spessore, un suo distacco precoce dovuto a severo ciclaggio termico, porta ad una notevole riduzione della vita del componente. Risulta pertanto chiara l’importanza sia di conoscere a fondo i meccanismi di degrado del rivestimento multistrato che ne causano il distacco, sia di disporre di modelli in grado di descrivere quantitativamente tali meccanismi, per poter effettuare valutazioni della vita residua dei componenti rivestiti. In questo rapporto si descrivono dapprima i meccanismi di evoluzione e di danneggiamento che portano al distacco della barriera dal substrato, con particolare enfasi sugli aspetti meccanici peculiari di questa struttura multistrato, dato che spesso il distacco avviene precocemente, ben prima che lo strato metallico intermedio perda il suo potere protettivo o che lo strato ceramico si alteri completamente. Nella seconda parte del rapporto, dopo l’individuazione dei criteri usati per definire il “fine vita” di un rivestimento TBC, si sintetizzano i modelli di letteratura formulati per cercare di calcolarne la vita residua in base alle condizioni di ciclaggio termico e ad alcuni parametri rappresentativi di quantità, geometria e tipo di imperfezioni presenti alla base dello strato ceramico. Questa rassegna costituisce il punto di partenza per l’attività prevista nella Task 3 del sottoprogetto GAS, dedicata allo studio dell’influenza della flessibilizzazione dei cicli combinati sulla resistenza delle barriere termiche. Sui risultati di questa indagine verrà basata la successiva attività sperimentale di prove di ossidazione ciclica su materiale monocristallino rivestito di TBC e l’implementazione di modelli dei fenomeni di degrado, necessari all’interno dei sistemi di previsione di vita delle parti calde delle turbine a gas.

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