Los investigadores han demostrado, por primera vez, que un método de análisis óptico puede revelar áreas débiles en los recubrimientos cerámicos de barrera térmica que protegen las turbinas de los motores a reacción de las altas temperaturas y el desgaste. La técnica podría usarse para predecir cuánto tiempo durarían los recubrimientos en unavión y eventualmente podría conducir a nuevos recubrimientos de barrera térmica, haciendo que los motores sean más eficientes y reduciendo tanto el costo como la contaminación de los viajes aéreos.
La vida útil de un recubrimiento de barrera térmica utilizado en las palas de la turbina de un avión puede variar ampliamente desde tan solo 1,000 horas hasta 10,000 horas con el empuje total de la turbina, incluso cuando el recubrimiento se aplica exactamente de la misma manera. Debido a que la vida útil es impredecible yla falla durante el vuelo podría ser catastrófica, las palas de la turbina están programadas para reemplazo en función de la vida útil más corta estimada.
"Nuestra técnica de medición de deformación puede analizar los recubrimientos inmediatamente después de la fabricación y trabajar para identificar las palas de la turbina que durarían más tiempo en el avión", dijo el líder del equipo de investigación, Andrew J. Moore, de la Universidad Heriot-Watt,Reino Unido: "En última instancia, queremos desarrollar un dispositivo de imagen que muestre la distribución de deformación en el recubrimiento de una pala de turbina completa, información que se usaría para decidir si esa pala de turbina entraría en servicio".
en el diario The Optical Society Óptica Express , los investigadores demostraron que los cambios en el índice de refracción, una medida de qué tan rápido viaja la luz a través de un material, se pueden observar cuando se tira de una pieza de metal recubierta con una capa de barrera térmica térmica de manera controlada. El equipo de investigación de Moore está colaborandocon Rolls-Royce, un fabricante líder de motores a reacción.
"Si podemos correlacionar cómo se relaciona la distribución de deformación con la vida útil del recubrimiento, entonces podríamos determinar qué recubrimientos fallarán primero y no se deben colocar en un avión y cuáles durarán mucho más", dijo Moore. "Estoaumentaría significativamente el tiempo entre servicios, lo que generaría grandes ahorros "
La nueva técnica también podría usarse para predecir la vida útil de los recubrimientos desarrollados para ser más confiables o tolerar temperaturas más altas, lo que permite que los motores funcionen de manera más eficiente. También podría encontrar uso en aplicaciones automotrices y de energía nuclear donde la cerámica también se usa comobarreras térmicas
Ver a través de materiales opacos
El uso de la iluminación de gigahercios GHz fue clave para la nueva técnica porque estas longitudes de onda pueden viajar a través de algunos materiales opacos, como la cerámica, lo que permite el análisis desde dentro del material. Las longitudes de onda visibles, por otro lado, solo pueden usarse para el análisis de superficiede materiales opacos.
Los investigadores probaron su técnica con piezas de metal rociadas con los mismos recubrimientos cerámicos utilizados en las palas de la turbina Rolls Royce. Pusieron las piezas en una máquina de tracción que aplicaba tensión tirando lentamente del metal. Los investigadores luego aplicaron iluminación GHz 280-380GHz durante el proceso, que viajó a través del revestimiento cerámico y rebotó en el metal debajo. La luz reflejada se midió luego usando un polariscopio para determinar cómo el índice de refracción de la cerámica cambió con la tensión aplicada. Aunque la configuración óptica actual del equipo soloadquiere mediciones basadas en puntos, los investigadores dicen que la técnica podría usarse con una configuración de imágenes para analizar una cuchilla completa.
"Con la iluminación de GHz pudimos ver cambios en el índice de refracción con la tensión aplicada", dijo Moore. "Esto demuestra que nuestro enfoque podría aplicarse para garantizar la calidad en el futuro".
Los investigadores recientemente comenzaron a experimentar con el uso de iluminación de mayor frecuencia en el rango de terahercios THz, lo que podría mejorar la resolución espacial de la técnica. En colaboración con la Universidad de Cranfield, Reino Unido, también están utilizando su técnica para realizar mediciones de deformación de recubrimientos cerámicosmuestras de metal que experimentan un envejecimiento acelerado. "Buscaremos ver cuándo fallan los recubrimientos y luego correlacionaremos eso con las mediciones de GHz y THz que tomamos antes del proceso de envejecimiento", dijo Moore. "Este es un paso hacia el uso de nuestra técnica para identificarqué recubrimientos fallan primero "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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