COMPONENTES BIMATERIALES 53 Como puede observarse en los resultados de las simulaciones mostradas en la figura 4 en el componente monomaterial las temperaturas que se alcanzan son superiores al componente bimaterial, donde se observa que en el cobre las temperaturas alcanzadas son prácticamente constantes (ausencia de puntos calientes). Recubrimientos superficiales para el aislamiento térmico Los recubrimientos de barrera térmica o Thermal Barrier Coatings (TBC) del inglés, son estructuras multimaterial empleadas para mejorar las propiedades de componentes expuestos a altas temperaturas. La estructura básica de un TCB consiste en un sustrato, una capa de adherencia, un óxido formado térmicamente (thermally grown oxide) y una capa exterior, y en conjunto pueden medir entre 100 µm y 2 mm (figura 5). El material exterior del recubrimiento cuenta con una baja conductividad térmica, por lo que funciona como aislante térmico reduciendo la temperatura que se alcanza en el material base. La capa de adherencia se escoge en función del material base, para que al aumentar la temperatura los elementos que los componen reaccionen entre ellos formando una capa protectora de óxido. Los TBC no sólo permiten aumentar las temperaturas de funcionamiento mediante el aumento de la resistencia térmica de un componente, sino que también restringen la pérdida de calor hacia el entorno, ofreciendo así un mejor aislamiento y una mayor eficiencia térmica. Debido a esto, las principales aplicaciones de estos recubrimientos son los componentes de las zonas calientes de las turbinas de gas, los motores de combustión interna y componentes nucleares avanzados [7]. Los principales requerimientos de materiales que forman los TBC son la baja conductividad térmica y la resistencia a la oxidación y la corrosión. Aunque, en función de los distintos materiales base y condiciones de trabajo de cada aplicación, características adicionales también pueden ser requeridas. Por ejemplo, en el caso de las turbinas de gas, los cambios repentinos de temperatura requieren de una alta resistencia al shock térmico. Por otro lado, la compatibilidad de los coeficientes de dilatación del material base y recubrimiento también es crítico para la vida útil de este. Como ya se ha mencionado previamente, las superaleaciones de base níquel, como el Inconel 625 Figura 4. Resultados de las simulaciones térmicas: (a) Componente unimaterial y (b) Componente bimaterial. Figura 5. Estructura básica de un TBC.
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