Estudio de la evolución del perfil de esfuerzos residuales en recubrimientos barrera térmica depositados sobre acero inoxidable AISI 304

Study of the evolution of the residual stress state in thermal barrier coatings sprayed on AISI 304 stainless steel

Se fabricaron recubrimientos barrera térmica depositando polvos de CoNiCrAlY y YSZ, los cuales constituyeron las capas de enlace y superior, respectivamente. La primera se depositó sobre el acero inoxidable AISI 304 mediante un sistema de oxígeno combustible de alta velocidad; mientras que la segunda se depositó mediante un sistema de rociado por plasma atmosférico. Los recubrimientos se trataron térmicamente a 1200 °C por 8 y 16 h con el fin de determinar la evolución del estado de esfuerzos residuales en función del tiempo. Los perfiles de esfuerzos residuales se determinaron empleando el método de remoción de capa modificada y una adaptación de éste para recubrimientos bicapa, llamado método de remoción de capa modificada para recubrimientos dúplex. Se encontró que conforme el tiempo de exposición se incrementó los esfuerzos residuales de compresión incrementaron, siendo más notorios en las capas de enlace. Los recubrimiento sin tratamiento térmico revelaron esfuerzos residuales de tensión.

Thermal barrier coatings (TBC) were manufactured by thermal spraying of CoNiCrAlY and YSZ powders, which constituted the bond coat (BC) and top coat (TC), respectively. The BC was deposited on stainless steel substrates by a high velocity oxygen fuel (HVOF) system whilst the TC was deposited on the BC by an atmospheric plasma spraying (APS) gun .TBCs were heat treated at 1200 °C for 8 and 16 h in order to determine the evolution of the residual stress state as a function of time. The residual stress profiles were obtained by employing the Modified Layer Removal Method (MLRM) and an adaptation of this for bilayer coatings called Modified Layer Removal Method for Duplex Coatings (MLRMDC). It was observed that as the exposure time was increased, the compressive residual stresses increased, which was more noticeable in the BCs. The TBCs without heat treatment revealed tensile residual stresses.