Desarrollo de recubrimientos SOL-GEL base ZrO2 estabilizados con Y2O3 para la protección contra la oxidación húmeda a elevada temperatura del acero ferrítico p91

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dc.contributor.advisorViejo Abrante, Fernando
dc.contributor.advisorCoy Echeverría, Ana Emilse
dc.contributor.authorNieves Barrera, Claudia
dc.date.accessioned2024-03-04T00:15:05Z
dc.date.available2018
dc.date.available2024-03-04T00:15:05Z
dc.date.created2018
dc.date.issued2018
dc.description.abstractEn el presente trabajo de investigación se sintetizaron recubrimientos cerámicos base ZrO2:Y2O3 vía sol-gel para la protección contra la oxidación húmeda a elevada temperatura del acero ferrítico P91. Para ello se sintetizaron soles base ZrO2 los cuales se monitorearon mediante ensayos reológicos, medidas de pH y espectroscopía infrarroja (FTIR) para diferentes tiempos de envejecimiento y porcentajes molares de Y2O3. Los recubrimientos se depositaron mediante dip-coating y fueron tratados térmicamente a 60ºC por 2h y 600ºC por 24h. La caracterización de los recubrimientos se realizó por difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido (MEB-EDX). La evaluación de la resistencia a la oxidación húmeda a elevada temperatura se realizó mediante ensayos gravimétricos a 600 y 800 ºC empleando un contenido de vapor de agua al 10% vol. por un tiempo de exposición de 100 h y los productos de oxidación fueron caracterizados por microscopía electrónica de barrido (MEB-EDX). Los resultados obtenidos mostraron que es posible obtener soles con gran estabilidad a lo largo del tiempo de envejecimiento, sin embargo, la adición del Y2O3 al sistema genera un ligero incremento de la viscosidad de los soles afectando en cierto grado su estabilidad. Por otro lado, su adición en los recubrimientos favorece la estabilidad de la fase tetragonal de ZrO2 pero incrementa el grado de amorficidad de la red cristalina. Con respecto a la protección de los recubrimientos sintetizados, estos presentan un excelente desempeño ante el medio oxidante empleado, para las dos temperaturas evaluadas. Adicionalmente, presentan la capacidad de retener parcialmente (a 800°C) las propiedades mecánicas del material base, indicando que pueden actuar como barreras térmicas, comportamiento que se hace más notable con la presencia de itrio en el recubrimiento.
dc.description.abstractenglishIn the present research work, ZrO2-Y2O3 ceramic coatings were synthetized by the sol-gel route with the aim to enhance the wet oxidation behavior of the P91 ferritic steel. For this, ZrO2 base sols were synthetized and monitored by rheological tests, pH measurements and infrared spectroscopy (FTIR) for different aging times and Y2O3 molar percentages. The coatings were deposited by dip-coating and heat treated at 60ºC 2h and 600ºC - 24h. Later, they were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM-EDX). The evaluation of the wet oxidation resistance at high temperature was carried out employing gravimetric tests at 600 and 800 °C, in furnace air with a 10% vol. water vapor content, and an exposure time of 100 h. The oxidation products were characterized by scanning electron microscopy (SEM-EDX). The results showed that it is possible to obtain sols with high stability throughout the evaluated aging times. Nevertheless, the addition of Y2O3 into the system generates a slight increase of the sol viscosity affecting in some degree their stability. On the other hand, the addition of Y2O3 stabilizes the tetragonal crystalline structure of ZrO2 in the coatings but increases the degree of amorphicity of the crystalline network. Finally, regarding the wet oxidation test, all coatings evaluated exhibited excellent performance against the oxidizing medium used for the two temperatures evaluated. Additionally, they have the ability to partially retain (at 800 °C) the mechanical properties of base material, indicating that they can act as thermal barriers, behavior that is most notable with the presence of yttrium within the coating.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería de Materiales
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/39453
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería de Materiales
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectRecubrimientos Cerámicos
dc.subjectSol-Gel
dc.subjectAcero P91
dc.subjectOxidación Húmeda.
dc.subject.keywordCeramic Coatings
dc.subject.keywordSol-Gel
dc.subject.keywordP91 Steel
dc.subject.keywordWet Oxidation
dc.titleDesarrollo de recubrimientos SOL-GEL base ZrO2 estabilizados con Y2O3 para la protección contra la oxidación húmeda a elevada temperatura del acero ferrítico p91
dc.title.englishDevelopment of zro2-y2o3 sol-gel coatings for protection against wet oxidation at elevated temperature of the p91 ferritic steel.2
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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