بررسی مکانیزم های خرابی در پوشش های حائل حرارتی تحت بارگذاری خستگی هم دما و غیرهم دما با طراحی آزمایش ها

در این مقاله، مکانیزم های شکست و خرابی یک آلیاژ آلومینیوم (که در بستار موتورهای احتراق داخلی دیزلی کاربرد دارد) در دو حالت با و بدون پوشش های حائل حرارتی سرامیکی، تحت بارگذاری های خستگی هم دما و غیرهم دما، مطالعه شده است. در این تحقیق، ماده پایه شامل آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم- منیزیم است و پوشش حائل حرارتی نیز، شامل یک پوشش میانی فلزی به ضخامت 150 میکرومتر و یک پوشش اصلی از زیرکونیای پایدار شده با ایتریا به ضخامت 350 میکرومتر می باشد که بر روی ماده پایه (آلیاژ آلومینیوم)، به روش پاشش حرارتی پلاسما ایجاد شده است. برای بررسی تحلیل خرابی و تحلیل حساسیت، آزمون های خستگی هم دما (و یا کم چرخه در دمای ثابت) و آزمون های خستگی غیرهم دما (و یا ترمومکانیکی غیرهم فاز)، بر روی نمونه های استاندارد آزمون انجام شده است. سپس، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، مکانیزم های شکست در آلیاژ آلومینیوم، با و بدون پوشش، بررسی شده است. پس از بررسی آسیب خستگی و تحلیل خرابی، حساسیت عمر ماده نسبت به عوامل مختلف (دما و کرنش) نیز، مطالعه شده است. براساس نتایج بدست آمده، سطح شکست آلیاژ آلومینیوم دارای دیمپل بوده و شکست آن بصورت نرم است. در پوشش حائل حرارتی نیز، جدایش لایه میانی پوشش از ماده پایه، مکانیزم آسیب غالب است. همچنین، بیشترین حساسیت مربوط به پارامتر کرنش در آزمون های خستگی آلیاژ آلومینیوم (با و بدون پوشش) است.