توربين هاي گازي داراي شرايط کاري سخت مي باشند و قطعاتي نظير پره هاي توربين بايد در درجه حرارت هاي بالا استحکام مناسبي داشته باشند.همچنين به دليل اتمسفرشديدا اکسيدکننده و خورنده توربين ها، قطعات مختلف توربين بويژه پره ها بايد مقاومت بالايي در برابر خوردگي داغ و اکسيداسيون داشته باشند. تاکنون آلياژهاي پايه نيکل و پايه کبالت بهترين آلياژها براي ساخت قطعات توربين بوده اند اما حتي با بهينه کردن ترکيب شيميايي سوپر آلياژها امکان دستيابي به کليه خواص مطلوب فوق وجود ندارد لذا براي مقاوم سازي اين آلياژها در برابر خوردگي داغ، اکسيداسيون و سايش، پوشش هايي در سطح آنها صورت مي گيرد . يک نوع از پوشش هاي کار آمد براي اين منظور پوشش هاي سد حرارتي      (Thermal Barrier Coatings)   هستند که به اختصار پوشش هاي TBC  ناميده مي شوند.

اغلب پوشش هاي TBC بر پايه زيرکونيا ( Zro₂ ) مي باشند که با افزودن ترکيباتي مثل ايتر يا (Y₂o₃ ) پايدار مي گردند. Zro₂  داراي هدايت حرارتي کم و ضريب انبساط حرارتي بالا مي باشد و افزودن Y₂o₃ به آن موجب ايجاد مقاومت بيشتر در برابر شرايط سيکل حرارتي مي گردد. با بکارگيري اين پوشش ها و با استفاده از خاصيت هدايت حرارتي کم آنها راندمان توربين هاي گازي افزايش مي يابد زيرا با حضور اين پوششها دماي فلز پايه تا 170^˚C کاهش پيدا ميکند ودرنتيجه امکان افزايش دماي کاري توربين فراهم ميشود.

در حال حاضر تحقيقات براي توسعه اينگونه پوشش ها و همچنين بکارگيري نوع ديگري از پوشش هاي فلزي که بعنوان لايه bond coat  بين فلز پايه و پوشش سراميکي قرار مي گيرند، درحال گسترش مي باشد.

لايه bond coat معمولا يک پوشش فلزي است که چسبندگي پوشش سراميکي را به فلز پايه افزايش مي دهد. درحال حاضر برروي سوپر آلياژها ابتدا يک لايه از پوشش فلزي bond coat به ضخامت 80-150μm داده شده است و بر روي آن پوشش سد حرارتي با ضخامتي در حدود 300μm تا  2 mmبکار گرفته مي شود.

برنامه (Industrrial Power Generation) IPG يک همکاري مشترک از سازندگان توربين گاز، دانشگاهها، شرکتهاي گاز طبيعي، توليد کنندگان انرژي الکتريکي، آزمايشگاههاي ملي و استفاده کنندگان صنعتي مي باشد. همکاري فوق که شامل طيف وسيعي از مشارکت کنندگان مختلف است منابع و امکانات فني- اقتصادي- تحقيقاتي مناسبي را براي ايجاد يک تحول اساسي در فن آوري توربين گاز فراهم مي آورد. يکي از قدمهاي اوليه اين برنامه توليد پوشش سد حرارتي TBC براي توربينهاي گاز بوده است.

منبع :     دفتر فن آوريهاي صنعتي – راندمان انرژي و انرژيهاي نو- دپارتمان انرژي آمريکا

آدرس : http://www.oit.doe.gov/