Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica Juan C. Pereira * 1,2, Jenny C. Zambrano 3, María J. Tobar 4, Vicente Amigó 1 1 Instituto de Tecnología de Materiales ITM, Universidad Politécnica de Valencia, España. 2 Centro de Investigaciones en Mecánica CIMEC, Facultad de Ingeniería, Universidad de Carabobo, Venezuela. 3 Centro de Investigación en Materiales CIM, Facultad de Ingeniería, Universidad de Carabobo, Venezuela. 4 Departamento de Ingeniería Industrial II, Universidade da Coruña, Campus Ferrol, España. Email: * jpereira@uc.edu.ve

1. Introducción – Aplicaciones a alta temperatura Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica 1. Introducción – Aplicaciones a alta temperatura Compresor Cámara de Combustión Turbina Figura 1. a) Turbina Industrial Siemens SGT5-8000H de 375 MW, b) temperaturas alcanzadas [Donachie 2002, pp. 23] 21/09/2018 I Encuentro de estudiantes de doctorado UPV, Junio 2014

1. Introducción – Oxidación a alta temperatura en TBCs Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica 1. Introducción – Oxidación a alta temperatura en TBCs Figura 2. Esquema de la sección transversal de un sistema de barrera térmica típico y detalle del Bond Coat [Wright P.K, Evans A.G. Mechanisms governing the performance of thermal barrier coatings. Current Opinion in Solid State and Materials Science. 1999; 4: 255-265] 21/09/2018 I Encuentro de estudiantes de doctorado UPV, Junio 2014

1. Introducción – Recubrimientos mediante láser coaxial Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica 1. Introducción – Recubrimientos mediante láser coaxial Figura 3. a) Esquema del proceso láser coaxial, b) Aplicaciones: recubrimiento de ejes y reparaciones de álabes [http://www.sulzer.com/en/Products-and-Services/Coating-Services/Laser] 21/09/2018 I Encuentro de estudiantes de doctorado UPV, Junio 2014

2. Procedimiento Experimental – Materiales y recubrimiento Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica 2. Procedimiento Experimental – Materiales y recubrimiento Recubrimiento: Polvos NiCoCrAlY (Sulzer AMDRY 365), tamaño: - 38 µm Sustrato: Lámina Acero Inoxidable AISI 304, 10 mm espesor (cold rolled) Elemento Polvo NiCoCrAlY * (% en peso) Lámina AISI 304 ** Ni 46.82 8-10.5 Co 23.17 -- Cr 17.06 18-20 Al 12.32 Y 0.42 C 0.01 ≤ 0.08 Fe Balance Mn ≤ 2.00 P ≤ 0.45 Si ≤ 0.75 S ≤ 0.03 N ≤ 0.10 b Polvo NiCoCrAlY Recubrimiento NiCoCrAlY laser cladding Figura 4. MEB del polvo y del recubrimiento a) polvo NiCoCrAlY b) Recubrimiento NiCoCrAlY y composición química de los materiales empleados * Medida y reportada por el fabricante ** Especificación, ASTM A666-03. 21/09/2018 I Encuentro de estudiantes de doctorado UPV, Junio 2014

3. Resultados 3.1) Oxidación a alta temperatura (1100 ºC por 200h) Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica 3. Resultados 3.1) Oxidación a alta temperatura (1100 ºC por 200h) Muestra del recubrimiento para ensayo de oxidación a alta temperatura (7Wx7lx0.5t mm) 21/09/2018 I Encuentro de estudiantes de doctorado UPV, Junio 2014

3. Resultados 3.2) Análisis de la superficie oxidada (AFM y EDS) Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica 3. Resultados 3.2) Análisis de la superficie oxidada (AFM y EDS) NiCoCrAlY (200h) NiCoCrAlY Imagen AFM de Recubrimiento NiCoCrAlY oxidado a 1100 ºC por 200h Rugosidad (Ra) = 0.29 µm Máxima altura de cristales de óxido: 2078 nm 21/09/2018 I Encuentro de estudiantes de doctorado UPV, Junio 2014

3. Resultados 3.3) Análisis de la superficie oxidada (XRD) Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica 3. Resultados 3.3) Análisis de la superficie oxidada (XRD) 21/09/2018 I Encuentro de estudiantes de doctorado UPV, Junio 2014

Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica 3. Resultados 3.4) Sección transversal de la capa de oxido (corte FIB + FESEM) NiCoCrAlY Las trincheras cortadas en un borde (mediante cañón de iones de Ga focalizados FIB), tienen dimensiones de 15 µm de largo, 15 µm de alto y una profundidad de 5 µm desde la cara lateral de la muestra oxidada. El desbaste se ha realizado a 30kV y 10nA y el corte de acabado se ha realizado a 30kV y 2nA. Muestra de referencia: NiCoCrAlY (1100 ºC y 10 h) CoNiCrAlY 21/09/2018 I Encuentro de estudiantes de doctorado UPV, Junio 2014

Oxidación en Recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica 3. Resultados Oxidación en Recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY NiAl2O4 Al2O3 Al2O3 NiO Al2O3 Y2O3 γ-Ni Y2O3/YAlO3 β-NiAl γ-Ni γ-Ni 5h 10h 25h Y2O3/YAlO3 Al2O3 Al2O3 Al2O3 Y2O3/YAlO3 50h 100h Y2O3/YAlO3 200h γ-Ni γ-Ni γ-Ni Y2O3/YAlO3 21/09/2018 I Encuentro de estudiantes de doctorado UPV, Junio 2014

Muchas gracias por su atención… Oxidación a alta temperatura de recubrimiento laser cladding NiCoCrAlY para aplicaciones de barrera térmica Muchas gracias por su atención… 21/09/2018 I Encuentro de estudiantes de doctorado UPV, Junio 2014