prezentace ke 4. cvičení z předmětu Modelování tepelných procesů ve fyzikálních technologiích (MTP / KFY)

prezentace ke 4. cvičení z předmětu Modelování tepelných procesů ve fyzikálních technologiích (MTP / KFY) TEPELNÉ PROCESY V POVLAKOVÉ TEPELNÉ BARIÉŘE PŘI PŮSOBENÍ TEPELNÉHO RÁZU Ing. Zdeněk Veselý, Ph.D. Katedra fyziky Fakulta aplikovaných věd Západočeská univerzita v Plzni

Obsah 1. Problematika povlakových tepelných bariér 2. Plazmový nástřik povlakových tepelných bariér 3. Tepelné zatěžování povlakových tepelných bariér

1. Problematika povlakových tepelných bariér A. Motivace B. Struktura TBC C. Funkce TBC D. Vytváření TBC E. Použití TBC 1/1

A. Motivace S ohledem na životní prostředí, omezené zdroje surovin a energií rostou snahy o zvyšování energetické účinnosti zařízení a technologií. Zvýšení účinnosti tepelných zařízení je většinou dosahováno použitím vyšších provozních teplot a speciálních materiálů, které jsou schopny si v těchto podmínkách zachovat požadovanou životnost a spolehlivost. Významnou cestou ke zvyšování provozní teploty a tedy i tepelného zatížení povrchu materiálů je ochrana vysokotepelně namáhaných částí pomocí povlakové tepelné bariéry (TBC). 1/2

B. Struktura TBC - heterogenní struktura na povrchu tepelně namáhaných částí - obvykle třívrstvá - rozdílné fyzikální vlastnosti vrstev - rozdílné funkce vrstev 1/3

1. keramická vrstva - ZrO 2 8 hm.% Y 2 O 3 (100 500 m) - nízká tepelná vodivost - dostatečná odrazivost pro infračervené záření - odolnost proti tepelně indukovaným napětím a deformacím 2. přídavná vrstva - Al 2 O 3 (1 10 m) - difúzní bariéra - snižuje oxidaci a vysokoteplotní korozi vazné vrstvy a základního materiálu 1/4

3. vazná vrstva - NiCoCrAlY (100 300 m) - zlepšuje vazbu keramické vrstvy na substrát - přizpůsobuje přechod mezi deformacemi v keramické vrstvě a substrátu - odolnost proti oxidaci a vysokoteplotní korozi 1/5

C. Funkce TBC TBC je využíváno k - ochraně proti vysokým teplotám a tepelným rázům pomocí snížení teploty základního materiálu Snížení teploty základního materiálu při použití TBC je využíváno ke - zvýšení účinnosti zařízení - zvýšení životnosti součásti 1/6

zachování teploty základního materiálu použití TBC a její další zvyšování tepelné účinnosti zachování provozní teploty zařízení použití TBC a její další zvyšování tepelné účinnosti zvyšování provozní teploty zařízení zvyšování tepelné účinnosti zařízení snižování teploty základního materiálu zvyšování životnosti základního materiálu 1/7

teplota vnějšího prostředí snížení teploty mezní vrstva keramická vrstva vazná vrstva substrát vnitřní mezní vrstva teplota chladicí tekutiny zatěžovaný povrch chlazený povrch keramická vrstva vazná vrstva substrát 1/8

D. Vytváření TBC Pro TBC jsou nejčastěji využívány metody PVD a plazmového nástřiku. Široce používaný plazmový nástřik má výhodu zejména při nasazení v průmyslových aplikacích díky menším aplikačním nákladům a schopnosti pokrývat velký povrch tvarově velmi různých i plošně rozsáhlých komponent. 1/9

E. Použití TBC TBC mají velký význam v energetických, technologických a dalších zařízeních pracujících s vysokými teplotami i v rozvíjejících se výrobních technologiích využívajících intenzivní zdroje tepla. Všude tam, kde je třeba chránit komponenty zařízení proti tepelnému zatížení. 1/10

Letecké plynové turbíny Průmyslové plynové turbíny - spalovací komora, rotorové a statorové lopatky, výfukové trysky Dieselové motory - píst, zpětné ventily, hlavy válců, vnitřní povrch válce Další aplikace - hořáky plynových pecí, měřicí a další systémy při provozu za vysokých teplot 1/11

Příklady aplikací TBC v automobilovém průmyslu a energetice (foto (a, k) fy HPC, (b) fy CNNP Racing, (c, e) fy Swain Technology, (d) fy Brooks Performance Coatings, (f) MPR Associates, (g) fy TMS, (h) fy Ormond, (i) fy Sigma Xi, (j) fy Replika Maschinen, (l) fy German Aerospace Center, (n) fy CAE). 1/12

2. Plazmový nástřik povlakových tepelných bariér A. Plazmový nástřik Příprava vzorku Technologie plazmového nástřiku Nástřikové materiály 2/1

A. Plazmový nástřik Příprava vzorku Substrátové i standardní vzorky o rozměrech 100 x 70 x 20 mm jsou připraveny ze žárupevné oceli ČSN 15330. Pro účely měření teplot ve vzorku je navrženo osm měřicích míst. Pro zavedení termočlánků jsou vyvrtány ze zadní strany vzorku díry o průměru 0,6 mm do požadované hloubky. Tímto způsobem není porušeno teplotní pole mezi měřicími místy a přední stranou vzorku. Pro měření jsou použity plášťované termočlánky typu Ni-NiCr o průměru 0,5 mm. 2/2

2/3 Zadní strana vzorku s vyznačenou polohou (mm) měřicích míst (vlevo) a zabudované termočlánky na vzorku III (vpravo).

Technologie plazmového nástřiku Připravené vzorky osazenými termočlánky mimo pozic 4 a 6 byly otryskány korundem. Otryskáním se očistí povrch od oxidů a dalších nečistot, zlepší se mechanická přilnavost nanášené vrstvy zvýšením drsnosti substrátu. Po otryskání byly osazeny zbylé termočlánky. Cílem bylo nanést všechny vrstvy TBC po celém povrchu vzorku s co největší homogenitou tloušťky vrstev. Plazmový nástřik vrstev byl prováděn při atmosférickém tlaku bez ochranné atmosféry na zařízení Eutronic Plasma. 2/4

2/5 Nástřikové zařízení Eutronic Plasma.

2/6 Vzorek po nanesení vrstvy TBC.

Nástřikové materiály Pro keramickou vrstvu byly zvoleny materiály ZrO 2 7,5 hm. % Y 2 O 3, alternativně Al 2 O 3 3 hm. % TiO 2. Pro vaznou vrstvu byl vybrán materiál NiCoCrAlY s průměrným hmotnostním složením 38,3 % Co 31,8 % Ni 20,3 % Cr 8,9 % Al 0,5 % Y 0,2 % ostatních prvků. Zrnitosti nástřikových prášků byly 20 63 m pro ZrO 2 Y 2 O 3 a Al 2 O 3 TiO 2, 20 53 m pro NiCoCrAlY. 2/7

3. Tepelné zatěžování povlakových tepelných bariér A. Tepelné zatěžování Technologie zatěžování Statické zatěžování a dynamické zatěžování Měření při zatěžování B. Emisivita materiálů Emisivita ve spektrálním rozsahu 7,5 13 m a 0,8 1,8 m C. Teploty při dynamickém tepelném zatěžování Teploty měřené termočlánky a měřené termovizí D. Tepelně izolační účinnost TBC při nízkých teplotách Dynamické zatěžování 3/1

A. Tepelné zatěžování Technologie zatěžování Vytvořené struktury TBC substrát byly vystaveny tepelnému zatěžování. S ohledem na provozní podmínky TBC ve vysokoteplotních zařízeních byly zvoleny dva způsoby zatěžování plamenem hořáku statické a dynamické. Tepelné zatěžování vzorků TBC bylo prováděno na zařízení TAFA JP-5000. Byla použita hořáková pistole UNI-SPRAY-JET osazená hlavicí s tryskami na spalování směsi O 2 C 2 H 2. 3/2

Při tepelném zatěžování byl kolem vzorku uchycen ochranný kryt, který zabezpečoval ohřev vzorku pouze z přední strany. Kryt byl z tenkého plechu na jehož zadní stranu byla připevněna sibralová rohož. Při tepelném zatěžování nebyly boční ani zadní strana vzorků nuceně ochlazovány, odvod tepla probíhal pouze volnou konvekcí a radiací. 3/3

3/4 Tepelné zatěžování vzorků TBC celkový pohled (vlevo) a detail (vpravo).

Statické zatěžování Statické tepelné zatěžování spočívalo v setrvání hořáku nad středem vzorku po dobu několika minut. Tento způsob zatěžování simuloval dlouhodobý tepelný ráz na povrchu TBC. 3/5

3/6 Statické tepelné zatěžování vzorku ve viditelném (vlevo) a infračerveném spektru záření (vpravo).

Dynamické zatěžování Dynamické tepelné zatěžování spočívalo v podélném pojíždění nad povrchem vzorku. Tento způsob zatěžování simuloval periodicky se opakující krátkodobý tepelný ráz na povrchu TBC. 3/7

3/8 Dynamické tepelné zatěžování vzorku ve viditelném (vlevo) a infračerveném spektru záření (vpravo).

Měření při tepelném zatěžování Při tepelném zatěžování byly měřeny teploty zabudovanými termočlánky připojené k měřicí ústředně a snímáno infračervené záření povrchů vzorků termovizní kamerou ThermaCAM TM SC2000. K zabudovaným osmi termočlánkům byly přidány ještě Ni-NiCr plášťované termočlánky o průměru 0,5 mm. 3/9

Termovizní kamerou bylo zaznamenáváno infračervené záření ve spektrálním rozsahu 7,5 13 m z předního povrchu vzorku s frekvencí 5 Hz. Při měření byl použit filtr pro rozsah teplot 573 2273 K. Pro výpočet povrchového teplotního pole z naměřeného infračerveného záření byla používána zjištěná emisivita povrchu vzorků ve stejném spektrálním rozsahu, dále vzdálenost vzorku od kamery, teplota okolních těles, teplota a relativní vlhkost prostředí. Zjištěné prostorové a časové rozložení povrchové teploty bylo dále vyhodnocováno. Uprostřed povrchu vzorku byla vytvořena kruhová oblast o průměru 20 mm. Byla sledována průměrná teplota této kruhové oblasti T TS a podélné a příčné profily povrchové teploty T S. 3/10

B. Emisivita materiálů Emisivita ve spektrálním rozsahu 7,5 13 m Znalost emisivity povrchů TBC, zejména jejich teplotních závislostí, je důležitá pro správný návrh struktury TBC a vyhodnocení její účinnosti při ochraně částí vysokoteplotních zařízení před účinky vysokých teplot a tepelných rázů. Z tohoto důvodu bylo provedeno termovizní měření chladnutí vzorků se zabudovanými termočlánky s a bez struktury TBC. Ze znalosti infračerveného záření a teplot získaných termočlánky byla zjišťována teplotní závislost emisivity povrchu vzorků ve spektrální rozsahu termovizní kamery. 3/11

3/12 Měření emisivity vzorků TBC. Vzorky ohřáté na teplotu 1073 K (vlevo) a termovizní záznam povrchové teploty vzorků po vytažení z pece (vpravo).

Vzorky byly ohřívány po dvojicích postupně na teploty od 473 K do 1073 K. K ohřevu vzorků byla použita muflová pec LM 412. Emisivita povrchu vzorku byla hledána tak, aby průměrná povrchová teplota kruhové oblasti T TS byla v rozmezí teplot měřených termočlánky na povrchu substrátu a nad povrchem vzorku, blíže k teplotě na povrchu substrátu. 3/13

(-) 1,00 0,98 0,96 0,94 0,92 0,90 0,88 vz I vz III vz IV vz V 0,86 373 473 573 673 773 873 973 1073 1173 T (K) Emisivita vzorků ve spektrálním rozsahu 7,5 13 m v závislosti na teplotě, vzorek I substrát bez TBC, vzorek III, IV ZrO 2 Y 2 O 3 keramická vrstva TBC, vzorek V Al 2 O 3 TiO 2 keramická vrstva TBC. 3/14

Emisivita ZrO 2 Y 2 O 3 vrstvy se pohybuje od 0,95 až do 0,98 při vyšších teplotách. Emisivita substrátu bez TBC se pohybuje od 0,91 přes maximum 0,96 při teplotě 873 K zpět na 0,93. Emisivita keramické vrstvy Al 2 O 3 TiO 2 se pohybuje od 0,90 do 0,96. Celkově emisivita keramické vrstvy ZrO 2 Y 2 O 3 je vyšší než emisivita substrátu a keramické vrstvy Al 2 O 3 TiO 2 při všech sledovaných teplotách ve spektrálním rozsahu 7,5-13 m. Zjištěné emisivity povrchu vzorků byly použity pro vyhodnocování povrchových teplot z infračerveného záření stejného spektrálního rozsahu při statickém a dynamické tepelném zatěžování vzorků. 3/15

Přenos tepla radiací je převážně v rozsahu infračervených vlnových délek 3 60 m. Znalost spektrální emisivity v celém rozsahu těchto vlnových délek, nejlépe v závislosti na teplotě povrchu tělesa, je klíčová pro přesné stanovení přenosu tepla radiací na povrchu tělesa. Pro technické výpočty přenosu tepla radiací je většinou postačující hodnota totální emisivity, tj. průměrná hodnota přes celý rozsah vlnových délek. Přitom se předpokládá, že ostatní radiační zdroje jsou šedá nebo černá tělesa. Pro interakci povrchu tělesa se selektivními zdroji záření je však nutné znát přímo spektrální emisivitu v závislosti na vlnové délce záření. 3/16

Emisivita ve spektrálním rozsahu 0,8 1,8 m Oxidy kovů se obecně vyznačují výrazným poklesem emisivity se zmenšující se vlnovou délkou. Proto byla zjišťována též emisivita ve spektrálním rozsahu 0,8 1,8 m. Vzorky s TBC byly umístěny do dvířek muflové pece a ze zadní strany zahřívány. Odkrytou čelní stranou odváděl vzorek teplo do okolí radiací a volnou konvekcí, přičemž tato strana sloužila k měření emisivity. 3/17

Emisivita byla měřena při různých teplotách za ustáleného stavu. K měření infračerveného záření ve spektrálním rozsahu 0,8 1,8 m byl použit optický vláknový snímač, který snímá infračervené záření v rozsahu odpovídající povrchové teplotě od 980 K. K vyhodnocení emisivity se dále termočlánky měřila teplota ve vzorku na rozhraní TBC substrát a teplota okolí vzorku těsně nad povrchem. Emisivita byla určována tak, aby bezkontaktně měřená povrchová teplota odpovídala teplotě povrchu TBC určené z teplot měřených termočlánky. 3/18

3/19 Měření emisivity vzorků TBC. Vzorek ohřátý na teplotu 1073 K (vlevo) a termovizní záznam povrchové teploty vzorku (vpravo).

Pro oblast kratších vlnových délek byl zjištěn výrazný pokles emisivity ZrO 2 Y 2 O 3 z 0,95 0,98 na 0,16 0,17 při přechodu od dlouhých ke krátkým vlnovým délkám. Menší pokles emisivity, přibližně pouze o 0,2, byl zaznamenán u Al 2 O 3 TiO 2 a zokujeného povrchu substrátu. Emisivita materiálů TBC v měřených oblastech vlnových délek 3/20

C. Teploty při dynamickém tepelném zatěžování Použitím ochranného krytu kolem vzorku bylo při dynamickém zatěžování dosaženo ohřevu pouze z přední strany vzorku a to nucenou konvekcí a radiací. Z přední strany vzorek chladl radiací a při pohybu hořáku směrem k úvratím pojezdu též konvekcí, z bočních a zadní strany vzorku pak radiací a volnou konvekcí okolního vzduchu. 3/21

Teploty měřené termočlánky Celkově i po delším čase dynamického zatěžování vzorku III bylo dosaženo nižších teplot než při statickém zatěžování, minimální teplota povrchového termočlánku vzorku I byla 870 K po 331 s dynamického zatěžování oproti 1108 K po 250 s statického zatěžování. Při dynamickém zatěžování vzorku III jsou teploty v substrátu vyrovnanější než při statickém zatěžování, teplotní spád 62 K při dynamickém zatěžování oproti 207 K při statickém zatěžování. 3/22

T (K) term 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1273 1073 873 673 Teploty při dynamickém tepelném zatěžování vzorku III. 473 273 0 50 100 150 200 250 300 350 t (s) 3/23

Teploty měřené termovizí V příčných a podélných profilech jsou zobrazeny pouze viditelné části zatěžovaného povrchu vzorku. Horní a levý viditelný kraj vzorku odpovídá 0 %, dolní a pravý kraj odpovídá 100 %. Čas 0 s odpovídá hořáku v levé úvrati, 4 s v pravé úvrati. Teploty v podélném profilu měřené od středu vzorku k levému okraji, a v příčném profilu měřené uprostřed vzorku, jsou snímány přes plamen hořáku, a proto je skutečná teplota o 25 30 K nižší. 3/24

T (K) T (K) 1273 t(s) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 1173 1073 973 873 773 0 10 t(s) 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,0 0,5 d vert (%) 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 1273 1173 1073 973 873 Příčný profil povrchové teploty při předposledním pojezdu hořáku při dynamickém tepelném zatěžování vzorku III, pojezd z levé do pravé úvratě. Podélný profil povrchové teploty při předposledním pojezdu hořáku při dynamickém tepelném zatěžování vzorku III, pojezd z levé do pravé úvratě. 3/25 773 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 d horiz (%)

Pohyb hořáku nad vzorkem III je zřetelně vidět na vznikajících, posouvajících se a zanikajících teplotních vlnách na povrchu vzorku v podélném profilu. Teplotní vlny jsou způsobeny přítomností TBC na povrchu vzorku, která do značné míry snižuje plošný tepelný tok ve vrstvě i tepelný tok do vzorku. Na vzorcích bez TBC nejsou vidět žádné posouvající se vlny od pohybu hořáku, průběh teploty od levého k pravému kraji je stále lineární. To je způsobeno tím, že veškerý tepelný tok dopadající na povrch stačí substrát bez TBC rychle rozvádět plošně i do hloubky vzorku. 3/26

D. Tepelně izolační účinnost TBC při nízkých teplotách Dynamické zatěžování Při dynamickém zatěžování hořák podélně pojížděl nad povrchem vzorku, dynamické zatěžování působí proto mnohem pomalejší nárůst průměrné povrchové teploty vzorku a může být hodnocena tepelně izolační účinnost TBC v oblasti nízkých povrchových teplot. K hodnocení účinnosti TBC při nízkých teplotách byl vytvořen simulační model ohřevu vzorku pro první dva pojezdy hořáku nad vzorkem při dynamickém tepelném zatěžování. Bylo modelováno 2D nestacionární šíření tepla v řezu vzorkem rovinou měřicích míst, což je rovina, nad kterou pojížděla osa hořáku při zatěžování. 3/27

Tepelný účinek pohybujícího se hořáku byl vyjádřen jako časově i prostorově proměnný tepelný tok na ovlivněném povrchu vzorku. Rychlost proudícího plyn byla mnohem větší než rychlost pojezdu hořáku, a proto nebyla uvažována asymetrie proudění plynů způsobená pojezdem hořáku. Teplota plynu byla nastavena na 2273 K. Odchylka skutečné teploty plynů hořáku od zvolené konstantní hodnoty ovlivní absolutní hodnoty součinitele přestupu tepla, ale jeho závislost na vzdálenosti od osy hořáku zůstane stejná a zůstanou stejné i relativní poměry získané pro jednotlivé vzorky. Na zvolené hodnotě teploty plynů hořáku nezávisí ani tepelný tok do vzorku. Kromě konvektivního přenosu tepla ze spalin hořáku do vzorku bylo uvažováno chladnutí vzorku radiací. Boční a zadní strana vzorku byla uvažována tepelně izolovaná, což při prvním dvou pojezdech hořáku nad vzorkem neovlivní teplotu v povrchové vrstvě vzorku. 3/28

Počáteční teplota vzorku byla nastavena na konstantní hodnotu odpovídající průměru teplot ve všech měřicích místech hodnoceného vzorku. Materiál vzorku byla ocel ČSN 15330. Výpočetní síť byla v okolí měřicích míst upravena tak, aby jednotlivá měřicí místa ležela v uzlech sítě. Pro výpočet časové závislosti celkového součinitele přestupu tepla c (r osa ) pro daný výpočetní element na povrchu vzorku byla potřebná znalost aktuální vzdálenosti osy hořáku od daného elementu, aktuální vzdálenost osy hořáku od vzorku, závislost základního součinitele přestupu tepla z (r osa ) na vzdálenosti od osy hořáku a závislost součinitele redukce red (r vzorek ) v závislosti na vzdálenosti osy hořáku od kraje vzorku. 3/29

Základní hodnota součinitele přestupu tepla z (r osa ) na vzdálenosti od osy hořáku zohledňuje stav, kdy osa hořánku je nad vzorkem a proud spalin v ose dopadá na povrch vzorku, celý se rozráží a odchází symetricky po povrchu vzorku směrem od osy hořáku. Součinitel redukce red (r vzorek ) v závislosti na vzdálenosti osy hořáku od kraje vzorku směrem do okolí zohledňuje stav, kdy osa hořáku je mimo vzorek, hlavní část proudu spalin nezasahuje vzorek a pouze část plynů ovlivňuje svým prouděním přestup tepla do vzorku. 3/30

3/31 Model ohřevu vzorku

3/36 Simulační model

Po dosažení shody simulovaných hodnot teploty s experimentem končí řešení nepřímé úlohy. Výsledkem simulací jsou hodnoty součinitele přestupu tepla v závislosti na poloze od osy hořáku. Vzájemným porovnáním součinitelů přestupu tepla získaných při tepelném zatěžování vzorků bez a s povlakovou tepelnou bariérou na povrchu je vyhodnocována tepelná účinnost TBC. 3/41

Geometrie modelu (samotný substrát) byla ponechána stejná pro vzorek bez TBC i vzorky s vytvořenou TBC. Celkově součinitel přestupu tepla vyjadřuje vliv - konvektivního přenosu tepla - přenosu tepla radiací - přítomnosti TBC na povrchu substrátu Při simulaci nebyla zahrnuta závislost součinitele přestupu tepla na povrchové teplotě vzorku. 3/44

Vzájemným porovnáváním základního součinitele přestupu tepla, získaného pro různé vzorky TBC, je vyhodnocována tepelně izolační účinnost TBC na povrchu vzorku, neboť parametry hořáku byly při všech zatěžováních zachovány stejné. Rozložení základního součinitele přestupu tepla a součinitele redukce bylo zjišťováno nepřímou úlohou porovnáváním simulovaných a měřených teplotních průběhů v měřicích místech uvnitř vzorku. 3/45

T (K) 373 term 1 2 3 5 7 8 363 353 343 333 323 mer sim Porovnání simulovaných a měřených teplotních průběhů v měřicích místech uvnitř vzorku III pro první dva pojezdy hořáku při dynamickém zatěžování. 313 303 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t (s) 3/46

q y (x 10 6 W.m -2 ) z (W.m -2 K -1 ) red (-) r vzorek (m) 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 400 0,5 350 300 250 200 150 100 vzorek I III IV V 0,6 0,7 0,8 0,9 Základní součinitel přestupu tepla a součinitel redukce při dynamickém zatěžování vzorků. 50 1,0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 r osa (m) 0,0-0,1-0,2-0,3-0,4-0,5-0,6-0,7 vzorek I III IV V Časový průběh tepelného toku do vzorku při prvním pojezdu hořáku nad vzorkem. 3/47-0,8-2,0-1,5-1,0-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 t (s)

Rozdíly zjištěných základních součinitelů přestupu tepla pro jednotlivé struktury TBC jsou největší v ose hořáku, se vzdáleností od osy hořáku klesají a ve vzdálenosti 0,06 m jsou všechny stejné. Maxima základního součinitele přestupu tepla na povrch vzorku při prvním pojezdu dynamického zatěžování. 3/48

Tepelně izolační účinnost TBC za nízkých teplot může být porovnávána pomocí tepelného toku do vzorku. Tepelný tok v sobě zahrnuje nejen vliv základního součinitele přestupu tepla, ale též vliv součinitele redukce a radiaci ze vzorku do okolí. U tepelného toku do povrchu vzorku, na rozdíl od součinitele přestupu tepla, lze vzájemně porovnávat nejen relativní, ale i absolutní hodnoty. Maximální hodnota tepelného toku maximální tepelný tok do středu povrchu vzorku při prvním pojezdu hořáku nad vzorkem. Charakterizuje tepelně izolační účinnost TBC za nízkých teplot při tepelném rázu. Integrální hodnota tepelného toku určitý integrál tepelného toku do středu povrchu vzorku přes čas pojezdu hořáku z pravé do levé úvratě při prvním pojezdu hořáku nad vzorkem. Charakterizuje tepelně izolační účinnost TBC za nízkých teplot při celém pojezdu hořáku nad vzorkem. 3/49

M(q y ), I(q y ) (%) 74,5 81,0 78,8 81,2 88,0 88,9 100 100 100 90 M(q y ) I(q y ) 80 70 60 50 vzorek I vzorek V vzorek III vzorek IV 0 / 0 109 / 170 192 / 163 231 / 168 vzorek d ZrO2-Y2O3 (d Al2O3 - TiO2 ) / d NiCoCrAlY (x 10-6 m) Tepelně izolační účinnost TBC při dynamickém zatěžování za nízkých teplot. V grafu jsou uvedeny relativní maximální a integrální hodnoty tepelného toku do středu povrchu vzorku při prvním pojezdu hořáku. 3/50

3/51 Statické (vlevo) a dynamické (vpravo) tepelné zatěžování vzorků TBC.

Použitá literatura 1) Veselý Z. Termomechanické procesy v heterogenní vrstvené struktuře tepelné bariéry při tepelném rázu. Disertační práce. Plzeň: ZČU v Plzni, Fakulta aplikovaných věd, 2002. 171 s. L/1