Levensduur turbineschoepen door betere coatingmethode met factor vier verlengd
De turbineschoepen in gasturbinemotoren van vliegtuigen en elektriciteitscentrales dienen bestand te zijn tegen extreem hoge temperaturen en een zeer agressieve omgeving. Dit vereist een combinatie van geavanceerde materialen, te weten een substraat bestaande uit een nikkel-aluminiumsuperlegering, een tussenliggende bondcoating, bestaande uit een MCrAlY (M= Ni en/of Co)-legering, en een keramische thermische barrièrecoating, bestaande uit zirconiumoxide. Tijdens het bedrijf van de turbine vormt en groeit er tussen de bondcoating en de thermische barrièrecoating een continue oxidelaag, die uit aluminiumoxide dient te bestaan. Dit oxide is nodig om het onderliggende turbineblad tegen hoge temperatuurcorrosie te beschermen. Wanneer het oxide na lange blootstelling aan hoge temperatuur echter te dik wordt, zal het tijdens het afkoelen van de motor van de onderliggende bondcoating afspringen. Deze delaminatie betekent het einde van de levensduur van de twee coatings. Het is daarom cruciaal de groeisnelheid van het oxide, evenals de hechting van het oxide met het substraat te controleren en te verbeteren. Om deze redenen is in het proefschrift van Thijs Nijdam in detail de hoge temperatuuroxidatie van MCrAlY-legeringen bestudeerd. Dit resulteerde in een nieuwe methode om de levensduur van de coatings op turbineschoepen met de factor 4 te bevorderen.
Nijdam promoveerde cum laude op 14 november 2005 aan de Technische Universiteit Delft. Inmiddels is hij postdoctoraal onderzoeker bij het Netherlands Institute for Metals Research (NIMR).
Jelle Vaartjes en Thijs Nijdam
Afbeelding 1 Turbineschoepen voor in een gasturbinemotor.
“De gasturbinemotor is een van de werkpaarden van onze moderne energievoorziening”, stelt Nijdam. “Alleen al in de vliegtuigindustrie zijn steeds meer motoren nodig, omdat het vliegverkeer jaarlijks nog steeds groeit en ook in de toekomst naar verwachting zal blijven groeien. Er is daarom een sterke vraag naar steeds...