Farklı kompozisyona sahip yüksek entropili alaşımların termal bariyer kaplama sistemlerinde kullanılması ve yüksek sıcaklık davranışlarının incelenmesi

Termal bariyer kaplamalar (TBCs) özellikle havacılık ve uzay endüstrisinde yüksek sıcaklık uygulamalarında ısıl izolasyon sağlanması ve türbin verimliliklerinin arttırılması amacıyla kullanılan kompleks sistemlerdir. Genel olarak TBC sistemleri süper alaşım bir altlık malzeme üzerine kaplanan metalik bir bağ ve seramik bir üst kaplama tabakalarından oluşmaktadır. Üst kaplama olarak kullanılan seramik esaslı TBC sistemlerinde yüksek sıcaklıklarda hasar oluşumuna sebebiyet veren ve sistemlerin kullanım ömürlerini kısıtlayan birçok faktör vuku bulmaktadır. Bu olumsuzlukların ana sebeplerini ise tabakalar arasındaki termal genleşme uyumsuzlukları, termal iletkenlik katsayısı değişimleri, ani sıcaklık değişimleri sonucunda ortaya çıkan termal şok etkisi ve oluşan ek gerilimler, kafes yapısının değişimi sonrası oluşan kristal kafes yapı hasarları, yüksek sıcaklık oksidasyonu, sıcak korozyon etkisi, sinterleşme etkisi ve erozif aşınma hasarları oluşturmaktadır. Günümüz teknolojinin gelişmesiyle birlikte yüksek sıcaklıklarda çalışan uçak motor parçaları, hava araçlarının sıcak bileşenleri, türbin kanat/kanatçıkları, uzay, havacılık ve nükleer endüstri gibi alanlarda kullanılan malzemelerde ısıl yalıtım, daha uzun parça kullanım ömrü, yakıt tasarrufu, yüksek faz kararlılığı ve enerji verimliliği sağlayan malzemelere daha çok ihtiyaç duyulmaya başlanılmıştır. Belirtilen çarpıcı bu ana özellikler alternatif bir üst kaplama malzemesi olarak Yüksek Entropili Alaşımların (YEA) ortaya çıkma ve hızlı bir biçimde gelişiminin gerekliliğini doğurmuştur. Tez çalışması kapsamında, Inconel 718 süper alaşım altlık malzeme üzerine yüksek hızlı oksi-asetilen yakıt kaplama (HVOF) tekniği kullanılarak CoNiCrAlY içerikli metalik bağ kaplamalar üretilmiştir. Mekanik alaşımlama (MA) yöntemi kullanılarak farklı kompozisyona sahip metalik tozlar karıştırılmış ve YEA özelliğine sahip üst kaplama tozları olarak üretilmiştir. Farklı kompozisyona sahip olarak üretilen YEA tozları atmosferik plazma sprey kaplama (APS) tekniği kullanılarak metalik bağ kaplamalar üzerine püskürtülerek iki farklı YEA içeriğine sahip şekilde (AlCoCrFeNiTi ve AlCoCrFeNiZr) TBC sistemleri üretilmiştir. Farklı kompozisyona sahip olarak üretilen TBC sistemleri, havacılık endüstrisindeki servis kullanım koşulları altındaki şartlara benzer şekilde 1000°C, 1100°C ve1200°C sıcaklıklarda 5, 25, 50 ve 100 saatlik zaman süreçlerinde izotermal oksidasyon testlerine tabi tutulmuştur. TBC sistemlerinin sıcak korozyon testleri ise 700°C, 800°C ve 900°C sıcaklıklarda 1, 3, 5 ve 10 saatlik zaman süreçlerinde gerçekleştirilmiştir. İzotermal oksidasyon ve sıcak korozyon testleri sonucunda elde edilen bulgular ayrıntılı olarak incelenerek, değerlendirilmiştir. Termal olarak büyüyen oksit (TGO) yapısı oluşumu ve büyüme davranışları incelenerek elde edilen farklılıklar literatürdeki çalışmalar dikkate alınarak ortaya konulmuş ve açıklamalar getirilmiştir. TBC sistemlerinin üretim öncesi ve sonrası ile yüksek sıcaklık testleri sonrasındaki mikro yapısal ve mekanik özellikleri stereo mikroskop, SEM (taramalı elektron mikroskobu), EDX-elementel haritalama, porozite analizi, XRD (x-ışını difraksiyonu) ve sertlik testleri gerçekleştirilerek belirlenmiş ve birbirleriyle karşılaştırmaları yapılmıştır. Elde edilen bulgular literatürde yapılan güncel çalışmalarla karşılaştırılarak ayrıntılı olarak irdelenmiştir.