Effects of incorporation of micro and nano Al₂O₃ layers on thermal shock behaviour of YSZ thermal barrier coatings

Abstract

In the present paper, thermal shock behaviour of usual YSZ and layered composite TBCs was evaluated. The layered composite TBCs used in this study were YSZ/micro Al₂O₃ and YSZ/nano Al₂O₃ in which Al₂O₃ was as a topcoat on the YSZ layer. In addition, coating microstructures were investigated using scanning electron microscope; EDS and X-ray diffraction techniques before and after thermal shock test. The results showed that incorporation of a nano Al₂O₃ oxygen barrier layer caused better thermal shock resistance, while micro Al₂O₃ layer on the top of YSZ sample resulted in sooner coating failure, compared to the usual TBC coating. Also, the thermal shock behaviour and failure mechanism of mentioned coatings were investigated.

Dans cet article, on a évalué le comportement au choc thermique de TBCs usuels d’YSZ et de composite en couches. Les TBCs composites en couches, utilisés dans cette étude, incluaient l’YSZ/micro Al₂O₃ et l’YSZ/nano-Al₂O₃ dans lesquels l’Al₂O₃ était la couche supérieure sur la couche d’YSZ. De plus, on a examiné les microstructures du revêtement en utilisant la microscopie électronique à balayage, et des techniques d’EDS et de diffraction des rayons X (XRD) avant et après l’essai de choc thermique. Les résultats ont montré que l’incorporation d’une couche de barrière d’oxygène de nano-Al₂O₃ avait pour conséquence une meilleure résistance au choc thermique, alors que la couche de micro Al₂O₃ sur l’échantillon d’YSZ avait pour résultat une défaillance plus rapide du revêtement, en comparaison avec le revêtement usuel de TBC. On a également examiné le comportement au choc thermique et le mécanisme de défaillance des revêtements mentionnés ici.

Keywords:

• TBC
• YSZ/Al₂O₃
• Thermal shock