Utilização dos ensaios de ultrassom e correntes parasitas no acompanhamento da oxidação em revestimentos TBC com NiCrAl e YSZ sobre liga de Inconel 718 e Hastelloy X

• Main Author: Oliveira, Célio Roberto de Lima
• Other Authors: Lourençato, Luciano Augusto
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2017
• Subjects: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Revestimentos; Oxidação; Testes não-destrutivos; Ultrassom; Metalurgia; Engenharia mecânica; Coatings; Oxidation; Non-destructive testing; Ultrasonics; Metallurgy; Mechanical engineering
• Online Access: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1977

Este trabalho apresenta a utilização de métodos não destrutivos (ultrassom e correntes parasitas) no acompanhamento da vida útil de revestimentos de barreiras térmica (TBC). As amostras estudadas possuíam como metal de base as superligas de Inconel 718 e Hastelloy X, um revestimento de NiCrAl usado como metal de ligação e um revestimento superior de cerâmica YSZ usado com a finalidade de isolamento térmico. Estas amostras foram submetidas a ciclos térmicos simulando as condições térmicas de trabalho de componentes de turbinas a gás. Com o ensaio de ultrassom foi feita a caracterização da camada cerâmica, fazendo uma estimativa de sua porosidade através da velocidade de propagação do som no revestimento, conforme ciclagem térmica. O ensaio com correntes parasitas foi utilizado para caracterização elétrica dos materiais com revestimento, acompanhando as mudanças de condutividade elétrica através do monitoramento do ângulo de fase segundo seu ciclo de vida útil. Também com este método foram feitas medidas de espessuras dos revestimentos, acompanhando do crescimento da camada de óxido crescida termicamente e a sinterização da camada cerâmica. Para validação dos resultados obtidos pelos métodos não destrutivos adotados, estes resultados foram comparados com resultados de análises por micrografia das amostras utilizadas. Para avaliação da pré-oxidação nos revestimentos as amostras foram separadas em dois grupos, com metal de base Inconel 718 e com metal de base Hastelloy X. O grupo de amostras com Inconel 718 quando submetido ao ensaio de oxidação apresentou a formação de uma camada de alumina, isto até 30 ciclos do ensaio, com o decorrer dos ciclos foram formados óxidos de níquel e cromo que tiveram um rápido crescimento levando o revestimento ao desplacamento. As amostras com substrato Hastelloy X no ensaio de oxidação apresentaram predominantemente a alumina, formando até mais de uma camada deste mesmo óxido, não apresentou óxidos de níquel e cromo, sendo que nenhuma amostra ensaiada apresentou desplacamento de camada TBC. A utilização dos ensaios não destrutivos se mostrou eficiente para acompanhar o ciclo de vida dos revestimentos TBC, onde o acompanhamento das variações de espessuras mostrou pouca diferença de valor com relação a medições com método metalográfico. A leitura de condutividade elétrica através do ângulo de fases foi um bom indicativo da formação de óxidos prejudiciais, que foram os óxidos de níquel e cromo, os quais foram evidenciados por ensaios em MEV/EDS. Foi observado que a velocidade do ultrassom tem uma relação inversamente proporcional à porosidade da camada cerâmica, esta analisada com método metalográfico. === This paper presents an evaluation of the use of non-destructive methods with ultrasound and eddy currents, monitoring of life and characterization of thermal barrier coatings (TBC). This coatings are used to protect base metal components that operate at high temperatures. With the method that uses the ultrasonic characterization of ceramic layer was made an estimating their porosity through the sound propagation of velocity in the coating. The test with eddy currents was used here to make an electrical characterization of materials coated, following the changes of electrical conductivity through the phase angle monitoring following their lifecycle. Also with this method are made the measurements of coatings thickness, following the growth of the thermally grown oxide layer and sintering of the ceramic layer. To validate the results obtained by non-destructive methods, these results were compared with results from analyzes micrograph of the samples used. For evaluation of pre-oxidation in the sample coatings were separated into two groups based metal Inconel 718 and Hastelloy X base metal. The group of samples with Inconel 718 when subjected to the oxidation test showed the formation of an alumina layer up to 30 cycles of the testwith the passing of the cycles were formed oxides of nickel and chromium which grew quickly leading the coating to the cracks. The samples of Hastelloy X in substrate oxidation test showed predominantly alumina to form up more than one layer of the same oxide no showed oxides of nickel and chromium, and no cracks in the test sample are showed in TBC layer. The use of non destructive testing has shown effective to follow the life cycle of TBC coatings. Where the monitoring of variations in thickness, showed little difference in value with respect to measurements metallographic method. The reading of electrical conductivity through the phase angle is a good indicator of formation of harmful oxides which were nickel and chromium oxides, which was evidenced by tests on MEV/EDS. It was observed that the ultrasound velocity has an inversely proportional relation to the porosity of the ceramic layer, that analyzed using metallographic method.