Termiska barriärsskikt för grenrörsapplikationer

The strive to increase the engine efficiency in terms of fuel consumption and lower emissions have lead to higher demands on materials. In this thesis five different thermal barrier coatings applied using air plasma spraying to three materials commonly used for exhaust application are evaluated. This thesis work was done at Scania CV in Södertälje with main focus on evaluation during thermal cycling. The goal of this thesis is to evaluate the coatings and correlate their behaviour to their characteristic microstructure. The coatings were evaluated through their stability in thermal conductivity, fracture toughness, hardness, porosity and failure modes. The parameters where obtained using laser flash, Vickers indentation, Vickers indentation fracture toughness and microscopic evaluation methods. The evaluation shows that conventionally used zirconia based materials exhibits low thermal conductivity, high hardness, and stable fracture toughness compared to other evaluated materials. One material that can be applicable in diesel exhaust application is mullite, which showed similar performance to zirconia based materials. For the use of TBC together with SiMo51 a different bondcoat than conventional NiCrAlY needs to be evaluated.Strävan efter att konstruera effektivare motorer för att generera minskade utsläpp och bättre bränsleekonomi har genererat högre krav på konstruktionsmaterialen som används idag. I detta examensarbete som utförts på Scania CV i Södertälje utvärderas fem olika termiska barriärsskikt som belagts med plasma sprayning på tre vanligt förekommande konstruktionsmaterial för grenrör. Målet med detta examensarbete är att utvärdera beläggningarnas beteende under termisk cykling och koppla deras beteende till karakteristiska mikrostrukturer. Beläggningarna utvärderades genom att jämföra deras värmeledningsförmåga, hårdhet, brottseghet och porositet. Materialparametrarna utvärderades genom laser flash, Vickers hårdhetsmätning, Vickers brottseghet samt mikroskopiska bildanalyser. Resultaten visar att kommersiellt använda zirkonium baserade material uppvisar låg värmeledningsförmåga, hög hårdhet och hög brottseghet i förhållande till övriga material. Ett annat material som analyserats, mullit, visar på liknande beteenden som zirkonium baserade material men behöver utvärderas ytterligare. Om SiMo51 används som substratmaterial finns behovet att utvärdera användningen av andra typer av bindskikt än det austenitiska NiCrAlY nu använt