Deposition mechanisms of thermal barrier coatings (TBCs) manufactured by plasma spray-physical vapor deposition (PS-PVD)

  • Plasma spray-physical vapor deposition (PS-PVD) is a promising technology to produce columnar structured ceramic thermal barrier coatings from vapor phase. In this work, the characteristics of plasma jets generated by standard plasma gases, argon and helium, have been studied by optical emission spectroscopy. The excitation temperature of argon was calculated by the Boltzmann plot method. The influences of hydrogen as a secondary plasma gas were analyzed. The columnar structured YSZ coatings were investigated with respect to the powder feeding rate, the agglomeration of feedstock, deposition rate, substrate surface temperature, vapor incidence angle, and flow condition. Based on electron beam backscattered diffraction investigations, the coating growth process can be roughly divided into three stages: equiaxed growth, competitive growth, and preferential growth. The mechanisms of equiaxed growth and preferential growth were discussed regarding different processing parameters.
  • Plasma Spray-Physical Vapor Deposition(PS-PVD) ist eine vielversprechende Technologie zur Herstellung von säulenförmig strukturierten keramischen Wärmedämmschichten aus der Dampfphase. In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften von Plasmastrahlen durch optische Emissionsspektroskopie untersucht. Die Anregungstemperatur von Argon und die Einflüsse von Wasserstoff als sekundäres Plasmagas wurden analysiert. Die säulenförmig strukturierten YSZ-Beschichtungen wurden in Bezug auf die Pulverzuführrate, die Agglomeration des Ausgangsmaterials, die Abscheidungsrate, die Substrattemperatur, den Dampfeinfallwinkel und den Strömungszustand untersucht. Basierend auf Elektronenrückstreuungsbeugungsuntersuchungen kann das Wachstum der Beschichtung grob in drei Stufen unterteilt werden: gleichachsiges Wachstum, kompetitives Wachstum und bevorzugtes Wachstum. Die Mechanismen des gleichachsigen Wachstums und des bevorzugten Wachstums wurden hinsichtlich verschiedener Verarbeitungsparameter diskutiert.

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Metadaten
Author:Wenting HeGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-55180
Series (Serial Number):Energie & Umwelt (398)
Referee:Robert VaßenGND, Alfred LudwigORCiDGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2017/12/22
Date of first Publication:2017/12/22
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Maschinenbau
Date of final exam:2017/10/17
Creating Corporation:Fakultät für Maschinenbau
GND-Keyword:Wärmeschutz; Plasmastrahl; Abscheidung; Mikrostruktur; Textur
Dewey Decimal Classification:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau
faculties:Fakultät für Maschinenbau
Licence (German):License LogoKeine Creative Commons Lizenz - es gelten der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht