Characterization and optimization of patch repair processes for Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) as thermal barrier coating (TBC) and for MCrAlY alloy as bond coat in the industrial gas turbine (IGT) industry

Le turbine a gas, lavorando a temperature elevate di oltre 1000°C, sono rivestite di uno strato ceramico (spesso zirconia stabilizzata con ittria, YSZ), che funge da barriera termica, e strato metallico (spesso lega di NiCoCrAlY), che protegge il substrato dall'ossidazione e riduce gli stress termici. Durante il processo di deposizione dei riporti possono presentarsi difetti come spessore basso, sbeccature, o spitting. Per evitare la rimozione di tutto il riporto e successivo nuovo rivestimento, si possono applicare processi di riparazione locali, detti processi patch repair, in cui si rimuove solo la zona del riporto avente il difetto, e si ri-deposita il riporto solo in quella zona. In questa tesi, alcuni processi di patch repair sono stati studiati, valutando se inficiano o meno le proprietà termo-meccaniche del riporto. Le tecnologie di deposizione usate sono Low pressure plasma spray (LPPS) e High-Velocity Oxygen Fuel (HVOF) per il riporto metallico NiCoCrAlY, e Air Plasma Spray (APS) per il riporto ceramico YSZ. Il riporto metallico può subire il trattamento di diffusione prima o dopo la riparazione, o ambo. Il risultato principale è che la diffusione non è necessario prima della riparazione, ma lo è dopo. D'altra parte, in base al difetto presente, il riporto ceramico può subire o no alcuni trattamenti superficiali, come levigatura e sabbiatura, prima della riparazione. La riparazione ha successo nel caso senza trattamenti superficiali, invece nell'altro caso vi è bisogno di ulteriori ricerche.