Thermal conductivity issues of EB-PVD thermal barrier coatings

The thermal conductivity of electron‐beam physical vapor deposited (EB‐PVD) thermal barrier coatings (TBCs) was investigated by the Laser Flash technique. Sample type and methodology of data analyses as well as atmosphere during the measurement have some influence on the data. A large variation of the thermal conductivity was found by changes in TBC microstructure. Exposure at high temperature caused sintering of the porous microstructure that finally increased thermal conductivity up to 30 %. EB‐PVD TBCs show a distinct thickness dependence of the thermal conductivity due to the anisotropic microstructure in thickness direction. Thin TBCs had a 20 % lower thermal conductivity than thick coatings. New compositions of the ceramic top layer offer the largest potential to lower thermal conductivity. Values down to 0.8W/(mK) have been already demonstrated with virgin coatings of pyrochlore compositions. Wärmeleitfähigkeit von EB‐PVD Wärmedämmschichten Die Wärmeleitfähigkeit von elektronenstrahl‐aufgedampften (EB‐PVD) Wärmedämmschichten (TBCs) wurde mittels Laser‐Flash untersucht. Probentyp, Messmethodik und die Atmosphäre während der Messung haben einen Einfluss auf die Ergebnisse. Änderungen in der Mikrostruktur der TBC führten zu großen Unterschieden der Wärmeleitfähigkeit. Eine Hochtemperaturbelastung verursachte Sintervorgänge in der porösen Mikrostruktur, was die Wärmeleitfähigkeit um bis zu 30 % ansteigen ließ. EB‐PVD TBCs zeigen eine deutliche Dickenabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit durch die Anisotropie der Mikrostruktur in dieser Richtung. Dünne TBCs haben eine um 20 % geringere Wärmeleitfähigkeit als dicke Schichten. Neue Zusammensetzungen der keramischen Deckschicht bieten die größten Möglichkeiten für eine Reduktion der Wärmeleitfähigkeit. Werte bis zu 0,8 W/(mK) wurden damit bereits erreicht.