nasim nayebpashaee
-
در پست های فشار قوی برق مستقر در مجاورت کارخانه های صنعتی و مناطق با شرایط آب و هوایی ساحلی، آلودگی مقره به شدت بر قابلیت اطمینان شبکه انتقال اثر می گذارد. به دلیل اهمیت بسیار زیاد مقره در زمینه انتقال برق، نیاز به افزایش قابلیت اطمینان این تجهیزات با بهره گیری از روش های مختلف وجود دارد. روش های رایج شامل شست و شوی دوره ای و روغن کاری و استفاده از پوشش های پلیمری لاستیک سیلیکون ولکانیده در دمای محیط (RTV) است. در این میان، پوشش های پلیمری به دلیل عملکرد بسیار خوب در شرایط محیطی آلوده، مقاومت دربرابر عوامل جوی و ذرات معلق و همچنین طولانی ترکردن عمر و کاهش هزینه تعمیر و تعویض مقره ها به عنوان روش کارآمدی در دنیا مطرح شده اند. در سال های اخیر، گزارش های متعددی درباره استفاده از علم و فناوری نانو به منظور بهبود خواص مقره ها ارائه شده است. امروزه استفاده از نانوپوشش های برپایه RTV در بسیاری از کشورها موضوعی متداول بوده و بازدهی مناسبی به همراه داشته است. از این رو، امکان سنجی، بهینه سازی و انتخاب پوشش مناسب برای اعمال روی مقره های نصب شده در مناطق مختلف کشور متناسب با وضعیت آب و هوایی مختص آن منطقه ضروری به نظر می رسد. در این مقاله، راهکار افزودن نانومواد برای رفع مشکلات پوشش های پلیمری لاستیک سیلیکون اعمال شده بر مقره های خطوط فشار قوی استفاده شده در صنعت برق مرور شده است. رایج ترین نانوذرات استفاده شده برای بهبود خواص پوشش ها، نقش این پرکننده ها در اصلاح خواص پوشش و چالش های موجود در توزیع یکنواخت نانوذرات در ماتریس پلیمری نیز بررسی شده است.
کلید واژگان: نانوپوشش پلیمری خودتمیزشونده, ابرآب گریز, مقره, لاستیک سیلیکون, افزایش طول عمرFor high-voltage transmission lines near industrial plants and in areas with coastal weather conditions, insulation contamination strongly affects the reliability of the transmission network. Due to the great importance of insulation in power transmission, it is necessary to increase the reliability of these equipment through various methods. Common methods include regular washing and lubrication and use of room temperature vulcanized (RTV) silicone rubber polymer coatings. In the meantime, application of polymer coatings perform have been proposed as an efficient method worldwide, due to their very good performance in polluted environmental, resistant to weathering and suspended particles, as well as prolonging the life and reducing the cost of repairing and replacing insulators. In recent years, several reports have been published on the use of nanotechnology to improve the properties of insulators. Today, the use of RTV-based nanocoatings is common in many countries and has brought good results. Therefore, it seems necessary to assess the feasibility, optimization and selection of the appropriate coating to be applied on the insulators installed in different regions of the country are appropriate according to the weather conditions specific to that region. In this article, the solution of adding nanomaterials to solve the problems of silicone rubber polymer coatings applied on high-pressure insulators in the electrical industry is reviewed. The most common nanoparticles used to improve the properties of the coatings, the role of this filler in improving the properties of the coating, and the existing challenges in the uniform distribution of nanoparticles in the polymer matrix are also explained.
Keywords: Self-Cleaning Polymer Nano Coating, Super-Hydrophobic, Insulation, Silicone Rubber, Increasing Lifespan -
International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Volume:16 Issue: 2, Jun 2023, PP 91 -102This work involves an experimental study of the thermophysical properties of hybrid nanofluids of TiO2 and graphene in a binary mixture of water and ethylene glycol. Hybrid nanofluid samples with different volume fractions (0.05-2.5%) were prepared by dispersing equal volumes of TiO2 and graphene nanoparticles in a binary mixture of water and ethylene glycol in the ratio of 50-50% by volume. The thermal conductivity, surface tension, and dynamic viscosity of the hybrid nanofluids were measured at temperatures ranging from 253 K to 303 K. The experimental results showed that the low concentration samples exhibited shear thinning non-Newtonian behavior, while the high concentration samples exhibited shear thickening non-Newtonian behavior. The measurements showed that the thermal conductivity of the nanofluids increases by up to 41.93% with increasing nanoparticle concentration and temperature. The surface tension improves by 43.61%, 39.77%, and 51.98% at concentrations of 2.5%, 2%, and 2% by volume at temperatures of 258.15 K, 268.15 K, and 283.15 K, respectively. In terms of aircraft deicing fluid performance, the addition of TiO2 and graphene nanoparticles at less than 0.5% by volume contributes to the improvement of aircraft deicing fluid performance.Keywords: Aircraft De, Anti-Icing Fluid, Concentration Effect, Dynamic Viscosity, Hybrid Nanofluids, Low Temperatures, Thermal conductivity
-
A nanofluid is a fluid in which particles with a size between 1 and 100 nm are permanently suspended in the base fluid. The addition of nanoparticles affects the thermophysical properties of the liquid. In this study, the effect of temperature and concentration of alumina and titanium dioxide nanoparticles on the thermal conductivity and dynamic viscosity of a base fluid comprised of water and ethylene glycol was investigated. The volume fraction of the nanoparticles was 0.05, 0.1, 0.5, and 1 %vol. and the test temperatures were chosen to be between 260 and 305 K. SEM and TEM were used to examine the nanoparticles' morphology and microstructure. XRD analysis was used to detect phases in nanoparticles. BET analysis was also used to determine the specific area and porosity of the nanoparticles. The hybrid nanofluids' thermal conductivity and dynamic viscosity were measured and compared to the base fluid. The results showed that the thermal conductivity of the Al2O3-TiO2/ethylene glycol-water hybrid nanofluid depended on the concentration of nanoparticles and temperature. The findings revealed that the thermal conductivity of hybrid nanofluids increases with temperature and nano-additive concentration. Moreover, the viscosity increases with the increasing volume fraction of nanoparticles. As the results show, the viscosity changes with temperature are more pronounced at higher concentrations.Keywords: Al2O3, TiO2 nanoparticles, hybrid nanofluid, Dynamic viscosity, Thermal conductivity, Hybrid nano-additives concentration
-
در پژوهش حاضر، اثر افزودنی های نانو آلومینا و نانوگرافن در بهینه سازی عملکرد و بهبود ویژگی های سیال ضد یخ/یخ زدا بررسی شد. غلظت نانوذرات در این تحقیق 05/0، 1/0، 5/0، 1، 5/1، 2 و 5/2 درصد حجمی لحاظ گردید و دماهای مورد آزمایش در بازه دمایی 293-253 کلوین انتخاب شد. بررسی ریخت و ریزساختار نانوذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) انجام شد. تشخیص فازهای موجود در نانوذرات به وسیله آنالیز تفرق اشعه ایکس(XRD) انجام شد. هدایت حرارتی، کشش سطحی و ویسکوزیته دینامیک نانوسیالات هیبریدی اندازه گیری و با سیال پایه مقایسه شد. نتایج نشان دهنده آن است که خواص هدایت حرارتی و در نتیجه کارایی سیال ضد یخ/یخ زدا با افزودن ذرات نانو در کسر حجمی مشخص بهبود می یابد. با در نظر گرفتن نحوه عملکرد سیال ضد یخ /یخ زدای بدنه هواپیما ، افزایش کشش سطحی سیال، به بهبود عملکرد آن در پوشانندگی سطوح هواپیما در مقابل نشست قطرات باران و شبنم سرد و برف کمک می کند در نتیجه عملکرد ضد یخ /یخ زدایی سیال را تقویت می کند. بر مبنای نتایج حاصل از اندازه گیری ویسکوزیته دینامیک نانوسیال هیبریدی آب - ضد یخ:یخ زدا / نانو گرافن - نانو آلومینا، افزودن نانوذرات در محدوده کسر حجمی 0 تا 5/0 درصد، علاوه بر افزایش ویسکوزیته، رفتار غیرنیوتنی رقیق گردانی برش سیال پایه، که لازمه اصلی عملکرد سیال ضد یخ /یخ زدای بدنه هواپیما می باشد را حفظ می کند ولی در غلظت های بالاتر نانوسیال هیبریدی رفتار متمایل به رفتار غیرنیوتنی ضخیم شونده برش را نشان می دهد. بنابراین افزودن این دو نوع نانوذرات در کسرهای حجمی زیر 5/0 درصد به تقویت عملکرد سیال ضد یخ/یخ زدا کمک می کند.
کلید واژگان: سیال ضد یخ, یخ زدای بدنه هواپیما, نانوسیال هیبریدی, نانو ذرات آلومینا, نانوصفحات گرافنIn the present study, the effect of nano Al2O3 and nano graphene ceramic additives in optimizing performance and improving thermophysical properties of aircraft anti-icing/de-icing fluids was investigated. Nanoparticles were characterized by TEM, SEM and XRD methods. The thermal conductivity, surface tension and dynamic viscosity of the hybrid nanofluids were experimentally assessed for temperatures between 253 and 303K and results were compared with some existing theoretical models. Results revealed that the thermal conductivity properties and thus the efficiency of aircraft anti-icing/de-icing fluids are improved by the addition of nanoparticles. Considering the performance of the aircraft anti-icing/de-icing fluids, increasing the surface tension of the fluid helps to improve its performance in covering the aircraft surfaces against the precipitation of super cooled raindrops and snow, resulting in better performance of aircraft anti-ice/de-ice fluid. Based on the results of measuring the dynamic viscosity of graphene-Al2O3/ aircraft anti-icing/de-icing -water hybrid nanofluid, the addition of nanoparticles in the volume fraction ranges from 0 to 0.5%, in addition to increasing the viscosity, show non-newtonian behavior Shear-thinning nanofluid the base, which is the main requirement for the performance of the aircraft anti-icing/de-icing fluid. However, at higher concentrations, the hybrid nanofluid shows a tendency to non-Newtonian shear-thickening behavior. Therefore, the addition of these two types of nanoparticles in volume fractions below 0.5% helps to enhance the performance of aircraft anti-icing/de-icing fluid.
Keywords: Aircraft anti-icing, de-icing fluid, Hybrid nanofluid, Al2O3 nanoparticle, Graphene nanoplate -
نانوسیال ترکیبی است که با افزودن ذرات در مقیاس نانو (100نانومتر) به یک سیال پایه با هدف بهبود انتقال حرارت حاصل می شود. در این پژوهش، تاثیر دما و غلظت نانوذرات متشکل از نانوذرات آلومینا و نانوصفحات گرافن بر هدایت حرارتی سیال پایه متشکل از آب و اتیلن گلیکول مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین به میزان 2/0 درصد حجمی اولییک اسید (OA) و 2/0 درصد وزنی سدیم دودسیل سولفونات (SDS) به عنوان عامل فعال سطحی برای تثبیت و پراکندگی نانوذرات به سیال پایه اضافه شدند. کسرحجمی نانوذرات 05/0، 1/0، 5/0، 1، 5/1، 2 و 5/2 درصد حجمی و دماهای مورد آزمایش در بازه دمایی 305-260 کلوین انتخاب شد. ریخت شناسی و ریزساختار نانوذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) انجام شد. هدایت حرارتی نانوسیالات هیبریدی اندازه گیری و با سیال پایه مقایسه شد. نتایج نشان داد که هدایت حرارتی نانوسیال هیبریدی آب - اتیلن گلیکول / نانو گرافن - نانو آلومینا به غلظت نانوذرات و دما وابسته است. نتایج اندازه گیری هدایت حرارتی نانوسیال هیبریدی آب - اتیلن گلیکول / نانو گرافن - نانو آلومینا با مدل های پیش بینی هدایت حرارتی نانوسیالات مقایسه شد ولی تطابق قابل قبولی وجود نداشت. نتایج نشان داد که افزایش دما و غلظت حجمی نانوذرات موجب افزایش هدایت حرارتی نانوسیالات هیبریدی می شود. حداکثر افزایش هدایت حرارتی نانوسیال هیبریدی برابر با 02/44 درصد بود که در کسر حجمی جامد 5/2 درصد و در دمای 303 کلوین حاصل شد.
کلید واژگان: نانوسیال هیبریدی, اتیلن گلیکول, هدایت حرارتی, نانو ذرات آلومینا, نانوصفحات گرافنNanofluid is a suspension obtained by adding nanoscale particles (100 nm) to a base fluid to improve heat transfer. In this study, the effect of temperature and concentration of nanoparticles consisting of Alumina nanoparticles and Graphene nanosheets on the thermal conductivity of a base fluid consisting of water and ethylene glycol was studied. Also, 0.2% by volume of oleic acid (OA) and 0.2% by weight of sodium dodecyl sulfonate (SDS) were added to the base fluid as a surfactant to stabilize and disperse the nanoparticles. The volume fraction of nanoparticles of 0.05, 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2 and 2.5% by volume and the tested temperatures were selected in the temperature range of 260-305 K. The morphology and microstructure of the nanoparticles were investigated by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Thermal conductivity of hybrid nanofluids was measured and compared with the base fluid. Results showed that thermal conductivity of water-ethylene glycol / nano Graphene-nano Alumina hybrid nanofluid depends on nanoparticle concentration and temperature. The thermal conductivity measurements of water-ethylene glycol / nano Graphene-nano Alumina hybrid nanofluid were compared with the thermal conductivity prediction models of nanofluids but there was no acceptable agreement. The results showed that increasing the temperature and volumetric concentration of nanoparticles increases the thermal conductivity of hybrid nanofluids. The maximum increase in thermal conductivity of hybrid nanofluid was 44.02% which was obtained in solid volume fraction of 2.5% and at temperature of 303 K.
Keywords: Hybrid nanofluid, ethylene glycol, thermal conductivity, alumina nanoparticles, graphene nanosheets -
نانوسیالات که از توزیع ذرات با ابعاد نانو در سیال پایه حاصل می شوند، نسل جدیدی از سیالات با پتانسیل بسیار بالا در کاردبرد های صنعتی هستند. در این پژوهش، تاثیر دما و غلظت نانوذرات متشکل از نانوذرات آلومینا و نانوصفحات گرافن بر رفتار رئولوژیکی سیال پایه متشکل از آب و اتیلن گلیکول مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین به میزان 0/2 درصد حجمی اولئیک اسید و 0/2درصد وزنی سدیم دودسیل سولفونات به عنوان ماده فعال سطحی برای پراکندگی نانوذرات به سیال پایه اضافه شدند. کسرحجمی نانوذرات 0/05، 0/1، 0/5، 1، 1/5، 2 و 2/5 درصد حجمی و دماهای مورد آزمایش در بازه دمائی 293-263 کلوین انتخاب شد. بررسی مورفولوژی و ریزساختار نانوذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری انجام شد. تشخیص فازهای نانوذرات به وسیله آنالیز تفرق اشعه ایکس انجام شد. همچنین مساحت ویژه و تخلخل نانوذرات تعیین شد. ویسکوزیته دینامیک نانوسیالات هیبریدی اندازه گیری و با سیال پایه مقایسه شد. نتایج نشان داد که خصوصیات رئولوژیکی نانوسیال خصوصا در دماهای زیر صفر به دما و غلظت نانوذرات وابسته است. نمونه های نانوسیال هیبریدی با کسرهای حجمی جامد کمتر از0/5% رفتار نیوتنی داشتند، در حالی که نمونه های با کسرهای حجمی جامد بالاتر رفتار غیر نیوتنی رقیق گردانی برش را نشان می دهند.کلید واژگان: نانوسیال هیبریدی, اتیلن گلیکول, ویسکوزیته, نانو ذرات آلومینا, نانوصفحات گرافنNanofluids are a new generation of fluids with very high potential in industrial applications. In this study, the effect of temperature and concentration of nanoparticles consisting of Al2O3 nanoparticles and graphene nanoplates on the rheological behavior of the base fluid consisting of water and ethylene glycol was studied. Also, 0.2%vol. of oleic acid and 0.2%wt. of sodium dodecyl sulfonate were added to the base fluid as a surfactant to disperse the nanoparticles. The volume fraction of nanoparticles in this study was considered 0.05, 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2, and 2.5% by volume, and also to investigate the effect of temperature, the tested temperatures were selected in the temperature range of 263-293K. The morphology and microstructure of the nanoparticles were investigated by scanning and transmission electron microscopy. Detection of phases in nanoparticles was performed by X-Ray Diffraction analysis. Also, the specific area and porosity of nanoparticles were determined. The dynamic viscosity of hybrid nanofluids was measured and compared with the base fluid. The results showed that the rheological properties of nanofluid were dependent on temperature and nanoparticle concentration, especially at sub-zero temperatures. Hybrid nanofluid samples with solid volume fraction less than 0.5% showed Newtonian behavior, while samples with higher solid volume fractions showed non-Newtonian shear thinning behavior.Keywords: Hybrid Nanofluid, Ethylene Glycol, Viscosity, Alumina Nanoparticles, Graphene Nanoplates
-
در این پژوهش یک روش عددی مبتنی بر المان محدود به منظور شبیه سازی توزیع تنش در پوشش سد حرارتی معمولی و درجه بندی شده NiCrAlY/YSZ(GZ) پاشش پلاسمایی شده بر روی زیرلایه اینکونل 738 توسعه یافت. معادلات انرژی و تنش- جابجایی در فضای دوبعدی به طور همزمان با استفاده از نرم افزار آباکوس حل شد. در بخش تجربی، پوشش سدحرارتی درجه بندی شده به روش پاشش پلاسمایی اعمال شد و رفتار نمونه در برابر شوک حرارتی مطالعه شد. با استفاده از روش نانوفرورونده میزان تنش پسماند اندازه گیری شد و با نتایج عددی مقایسه و صحت محاسبات با آن تایید شد. نتایج نشان داد که با افزایش دامنه فصل مشترک پوشش سد حرارتی، ماکزیمم تنش ابتدا کاهش یافته و سپس با افزایش بیشتر دامنه، افزایش می یابد. نتایج حاصل از بررسی تاثیر ضخامت پوشش سد حرارتی بر توزیع تنش نشان داد با افزایش ضخامت ماکزیمم تنش افزایش می یابد. مقایسه توزیع تنش در پوشش های YSZ و GZ نشان داد کاربرد پوشش GZ تنش پسماند را افزایش می دهد.
کلید واژگان: اندازه گیری تنش, روش نانوفرورونده, شبیه سازی, پوشش سدحرارتی درجه بندی شدهIn this study, a finite element numerical method was developed to simulate the stress distribution in the conventional and functionaly graded NiCrAlY / YSZ (GZ) plasma sprayed thermal barrier coating on the Inconel 738 substrate. Residual stress was measured using the nanoindentation method and the results used for verification of the numerical results. The results showed that with increasing the amplitude of the interface, the maximum stress decreases and then increases with further amplitude increment. The maximum residual stress increases with increasing thickness. Comparison of stress distribution in YSZ and GZ coatings showed that the use of GZ coating increases residual stress.
Keywords: Residual stress measurement, Nanoindentation method, FG-TBC, Finite element simulation -
در این پژوهش، تاثیر پارامترهای فرآیند ماشین کاری وایرکات بر روی کیفیت سطح سوپرآلیاژاینکونل 718 بررسی شد و برای نخستین بار ماشین کاری سوپرآلیاژ اینکونل 718 به روش وایرکات با خنک کنندگی آب صابون به روش پاششی انجام شد. این روش ماشین کاری نسبت به روش های قبل که به صورت غوطه وری و با خنک کنندگی آب مقطر آنجام می شد دارای مزایای زیادی می باشد از جمله اینکه این روش اقتصادی بوده و نواقص دستگاه های قبلی مرتقع گردیده است. پارامترهای تنظیمی مورد بررسی شدت جریان(توان دستگاه)، زمان روشنایی پالس، زمان خاموشی پالس، نرخ پیشروی و سرعت تغذیه سیم بود. نرخ برداشت براده، زبری و سلامت سطح مشخصه خروجی مهم این فرآیند بود. از دو روش طراحی عاملی تاگوچی و طراحی آزمایش (DOE) برای تعیین تاثیر پارامترها بر عملکرد خروجی وایرکات استفاده شد. با استفاده از طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی حداقل زبری سطح مقدار µm 97/4 و حداکثر زبری سطح مقدار µm 65/9 بدست آمده است. نتایج نشان داد که پارامترهای زمان روشنایی، نرخ پیشرویی و سرعت تغذیه سیم منجر به افزایش زبری سطح می گردد و با افزایش زمان خاموشی زبری سطح کاهش می یابد. با توجه به نتایج آنالیز پراکندگی غلظت عناصر آلیاژی بر روی سطح مشخص گردید که سطح با حداکثر زبری نسبت به تنش ها و عوامل مکانیکی حساس بوده و نسبت به عوامل شیمیایی از مقاومت کمتری برخوردار است.
کلید واژگان: وایرکات, زبری سطح, سوپر آلیاژ پایه نیکلIn this study, the effect of the wire cut machining parameters on the surface quality of superalloy718 was investigated. For the first time, the Inconel 718 superalloy machining was performed by wire cut method with spraying suds. This method of machining has had many advantages over the previous methods, which were immersed and cooled distilled water. The regulatory parameters were the intensity of the current, pulse lighting time, pulse power offset; forward speed and wire feed speed. Roughness and material removal rate were the Output characteristic of this process. Two methods of Taguchi design and experimental design (DOE) were used to determine the effect of the parameters on the performance of the wirecut output. Using the design of experiments in Taguchi method, the minimum roughness of the surface was 4.97 μm and the maximum roughness of the surface was 9.65 μm. The results showed that the parameters of the lighting time, the forward speed and the feeding rate of the wire increased the surface roughness and it decreased with increasing roughness time. With the analysis of the dispersion of the concentration of alloying elements on the surface, it was determined that the surface with maximum surface roughness, in addition to being sensitive to stresses and mechanical factors, has less resistance to chemical agents.
Keywords: Electric discharge by wire (wire cut), pulse lighting time, pulse power offset, discharge current, surface roughness, nickel based super alloy -
در این پژوهش یک روش عددی مبتنی بر المان محدود به منظور شبیه سازی توزیع تنش در پوشش سد حرارتی معمولی و درجه بندی شده YSZ/ NiCrAlYپاشش پلاسمائی شده بر روی زیرلایه Hastelloy-x توسعه یافت.پوشش سد حرارتی معمولی و درجه بندی شده به روش پاشش پلاسمائی اعمال و مشخصه یابی پوشش ها با استفاده از مطالعات متالوگرافی توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی انجام شد.نتایج شبیه سازی توزیع تنش حاکی از آن بود که در نمونه های شوک دیده تحت سیکل حرارتی فاقد زمان توقف در دمای تشکیل TGO، مقدار متوسط تنش ماکزیمم از 29 مگاپاسکال در سیستم دو لایه معمولی (فصل مشترک لایه روئی/لایه واسط) به 3/15 مگاپاسکال در سیستم درجه-بندی شده سه لایه (فصل مشترک 50% NiCrAlY- 50% YSZ / YSZ) و 1/8 مگاپاسکال در سیستم درجه بندی شده پنج لایه (فصل مشترک 25% NiCrAlY- 75% YSZ / YSZ) کاهش یافته و توزیع تنش در فصل مشترکها یکنواخت شده است که این امر به افزایش عمر سیستم سد حرارتی کمک میکند.کلید واژگان: پوشش سد حرارتی درجه بندی شده, المان محدود, تنش پسماند, نانوفروروندهIn this study, a finite element-based numerical method was developed to simulate stress distribution in conventional and functionally graded thermal barrier coatings YSZ/NiCrAlY plasma spayed on the Hastelloy-x. The coatings were characterized using optical microscope and Scanning Electron Microscopy (SEM). Moreover, thermal shock resistance of the coatings was determined. Comparisons of simulation model results with experimental results of nano-indentation stress measurement method showed good agreement. Thermal shock results show that conventional thermal barrier coating is less thermal shock resistant than functionally graded coating. The results of simulation showed that in samples after thermal shock without oxidation time (without Thermally Grown Oxide layer-TGO), the average value of the maximum stress is 29 MPa in duplex TBC (interface of top coat /bondcoat), 3.15 MPa in three-layer FG-TBC system (interface of 50% NiCrAlY - 50% YSZ / YSZ) and 1.8 MPa in five-layer FG-TBC system (interface of 25% NiCrAlY- 75% YSZ / YSZ). Also, the stress distribution is more uniform in five-layer FG-TBC system that helps to increase the performance and extend the life time of thermal barrier system.Keywords: Functionally Graded Thermal barrier coating, finite element method, Residual stress, Nanoindendation
-
در این مطالعه مجموعه ای از حالات محتمل افزودن آلومینا به سیستم پوشش سد حرارتی با در نظر گرفتن نتایج تجربی گزارش شده توسط سایر محققین از نقطه نظر حالات بهینه افزودن آلومینا به سیستم پوشش سد حرارتی از جنبه افزایش مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی داغ در نظر گرفته شده و انتقال حرارت و توزیع تنش در آن ها بصورت مقایسه ای و مطلق مورد بحث و مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که در نمونه های حاوی آلومینا منطقه بحرانی تمرکز تنش در فصل مشترک لایه حاوی آلومینا با لایه های مجاور رخ می دهد. همچنین همواره مقادیر تنش ماکزیمم در نمونه های حاوی آلومینا نسبت به نمونه های فاقد آلومینا بالاتر است. با توجه به ضریب هدایت حرارتی بالاتر آلومینا نسبت به YSZ، افزودن آلومینا به سیستم پوشش سد حرارتی خاصیت عایق سازی حرارتی را تضعیف می کند.کلید واژگان: پوشش سد حرارتی, آلومینا, المان محدود, تنش پسماند, توزیع حرارتIn this study, a set of possible conditions for the addition of alumina to the thermal barrier coating system was considered,
taking into account the experimental results reported by other researchers, from the point of view of the optimal state of adding the alumina to the thermal barrier coating system, in terms of increasing oxidation resistance and hot corrosion. The heat transfer and distribution of stress have been discussed and studied in a comparative and absolute manner. The results showed that in alumina-containing samples, the critical area of concentration of stress is in the interface of the layers containing alumina. Also, the maximum stress values in alumina-containing samples are higher than those with no alumina. Due to the higher thermal conductivity of alumina than YSZ, the addition of alumina to the thermal barrier coating system weakens the thermal insulation property.Keywords: Thermalbarrier Coating, Alumina, Finite Element, Residual Stress, Heat Distribution -
پوشش های سد حرارتی با هدف عایق کردن اجزای موجود در بخش های داغ توربین های گازی در جهت افزایش دمای کاری و بازدهی این قطعات مورد استفاده قرار می گیرند. در این پژوهش، پوشش های سد حرارتی معمولی و درجه بندی شده از جنس NiCrAlY/YSZ به روش پاشش پلاسمائی بر روی زیرلایه از جنس سوپر آلیاژ x-Hastelloy اعمال شد. نمونه ها تحت شوک حرارتی با سیکل معین قرار گرفتند. بررسی متالوگرافی نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی و تشخیص فازهای تشکیل شده در سطح به وسیله آنالیز تفرق اشعه ایکس انجام شد. پس از مشخصه یابی ترکیبی و ساختاری، تنش ناشی از شوک حرارتی در آنها به کمک روشی نوین اندازه گیری شد. در این تحقیق از روش نانوفرورونده برای اندازه گیری تنش پسماند در پوشش های سد حرارتی بهره برده شده. نتایج آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که در پوشش درجه بندی شده ریزساختار، تخلخل و ترکیب شیمیائی بطور تدریجی تغییر می کند. بررسی سطح ظاهری نمونه ها پس از اعمال شوک حرارتی نشان داد که جدایش و لایه لایه شدگی در پوشش سد حرارتی دولایه در مناطق وسیع تری نسبت به پوشش های درجه بندی شده اتفاق افتاده است. نتایج اندازه گیری تنش به روش نانوفرورونده حاکی از آن بود که روش طراحی شده برای اندازه گیری تنش بر خلاف سایر روش های متداول بدون تخریب نمونه قادر به اندازه گیری تنش در امتداد عمق نمونه با دقت قابل قبول می باشد.کلید واژگان: سیستم پوشش سد حرارتی درجه بندی شده, شوک حرارتی, تنش پسماند, نانوفروروندهThermal barrier coatings are used to insulate the components in the hot turbine parts to increase the working temperature and efficiency of these components. In this study, conventional and functionally graded thermal barrier coatings of NiCrAlY / YSZ were applied by plasma spraying on Hastelloy-x. The specimens were subjected to thermal shock with a defined cycle. The coatings were characterized using optical microscope, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive x-ray Spectrometry (EDS), map analysis and X-Ray Diffraction (XRD). Moreover, thermal shock resistance of the coatings was determined. The thermal shock stress was measured by a new method. In this research, nano-indentation stress measurement method was used to measure the residual stress in thermal barrier coatings. The results of scanning electron microscopy analysis showed that microstructure, porosity and chemical composition changed gradually through the functionally graded coating. Surveying the surface of the samples after applying thermal shock showed that the separation of layers in the two-layer thermal barrier coatings occurred more than the graded coatings. The results of stress measurement by nano-indentation method indicated that the designed method for measuring stress, in contrast to other conventional methods, can measure stresses along the coating depth with acceptable accuracy, without damaging the sample.Keywords: Functionally Graded Thermal Barrier Coating, Thermal shock, Residual stress, Nano, indentation method
-
توزیع دما و تنش های پسماند در پوشش سد حرارتی سه لایه (La2Zr2O7/8YSZ/NiCrAlY) تحت یک چرخه حرارتی ترکیبی و واقعی به کمک نرم افزار تجاری اباکوس شبیه سازی شد. از تکنیک کاهش زمان حل به روش مقیاس دهی جرمی برای جلوگیری از اعوجاج بیش از حد مش-بندی، کاهش خطای عددی و واگرایی استفاده گردید. نتایج نشان داد که استفاده از روش افزایش جرم المان ها و جابجایی گره ها بصورت تطبیق پذیر باعث افزایش سرعت حل می شود که دلیل آن بزرگتر شدن نموهای حلی در فرایند است. نتایج شبیه سازی نشان داد که تنش های پسماند در منطقه پوشش محافظ و نه زیرلایه تمرکز یافته است و این به نوبه خود باعث بهبود و افزایش عمر این محصول محافظ می باشد. تحلیل عددی نشان داد که بیشترین میزان اعوجاج بصورت عمده در ناحیه پوششهای سرامیکی متمرکز شده است.کلید واژگان: پوشش سد حرارتی, تنش پسماند, شبیه سازی المان محدود, شوک حرارتیAn attempt was made to investigate the thermal and residual stress distribution in a novel three layer (La2Zr2O7/ 8YSZ/ NiCrAlY) during a real-like heating regime. The technique of reduction of solving time like mass scaling leads to a considerable reduction in running time while satisfying and not violating accuracy and converging criteria and constrains. Simulation results indicated that, most of damaging and harmful distortion and residual stress concentrate on ceramic top coats and this lead less harm and life time reduction in substrate.Keywords: Thermal barrier coating, Residual stresses, Finite element simulation, Thermal shock
-
International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Volume:8 Issue: 2, 2015 Jun, P 29An attempt was made to investigate the thermal and residual stress distribution in a novel three layer (La2Zr2O7/ 8YSZ/ NiCrAlY) during a real-like heating regime which includes heating, service time and final cooling. For achieving maximum accuracy and consistency in calculation of thermal and mechanical properties of hybrid coating system, all related andrequired properties were introduced to the software in temperature- dependent mode. Element modification approaches like mass scaling leads to a considerable reduction in running time while satisfying and not violating accuracy and converging criteria and constrains. Applying adaptive hybrid meshing techniques which applies both mesh – part dependency and independency during numerical iterative solution avoids element distortion and diverging in coupled problem. Heat flux and nodal temperature contours indicated that, most of damaging and harmful thermal load and residual stress concentrate on ceramic top coats and this lead less harm and life time reduction in substarte.Keywords: Finite Element Simulation, Residual Stress, Thermal Barrier Coating, Thermal Shock
-
در این تحقیق دو گروه نمونه از جنس فولاد ابزار گرم کار 11AISI H و فولاد قالب تزریق پلاستیک 20AISI P در دو دمای 500 و 550 درجه سانتی گراد، به مدت زمان 5 و 10 ساعت و ترکیب گاز 2N75%-2H25% با استفاده از دستگاه نیتروژن دهی پلاسمایی پالسی جریان مستقیم نیتروژن دهی شدند. ضخامت منطقه نفوذی و لایه ترکیبی، توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و فازهای تشکیل شده در سطح به وسیله آنالیز تفرق اشعه ایکس (XRD) بررسی شد. همچنین تغییرات ریزسختی از سطح به عمق نمونه ها اندازه گرفته شد. نتایج نشان می دهد که به دلیل نوع ریزساختار زیرلایه و مسیرهای نفوذی مناسب تر عنصر نیتروژن در فولاد 11AISI H نسبت به 20AISI P، همواره ضخامت لایه نفوذی و ترکیبی تشکیل شده در فولاد 11AISI H بیش تر از فولاد20AISI P است. نتایج آنالیز EDS ازلایه نیتریدی نشان داد که حین نیتروژن دهی پلاسمایی فولاد 20AISI P نفوذ کربن به سمت سطح روی داده است ولی در نتایج EDS از لایه نیتریدی فولاد 11AISI H این پدیده مشاهده نشد. مطابق با نتایج نیم رخ سختی پس از نیتروژن دهی پلاسمایی، در یک عمق یکسان، فولاد 11AISI H میزان سختی بالاتری نسبت به فولاد 20AISI P نشان داده است. بررسی های پراش اشعه ایکس(XRD) حاکی از آن است که لایه نیتریدی در فولاد 11AISI H از دو فاز نیتریدی گاما پرایم(γ) و اپسیلن(ε) تشکیل شده است اما در فولاد 20AISI P فاز نیترید اپسیلن به عنوان فاز نیتریدی غالب در همه شرایط زمانی و دمائی انجام فرآیند تشکیل شده است.
کلید واژگان: نیتروژن دهی پلاسمایی, فولاد ابزار گرم کار11AISI H, فولاد قالب پلاستیک20AISI P, نیتریدIn this study، pulsed plasma nitriding treatment was performed on hot work tool steel AISI H11 samples and plastic mould steel AISI P20 samples at different process temperatures of 500ºC and 550ºC for 5 and 10 h in gas mixture of 75% N2 - 25% H2. Diffusion zones and compound layers were studied by optical and scanning electron microscopy and the surface phases were determined by X-ray diffraction analysis. Moreover، micro hardness changes from surface to core of the samples were determined. Results have shown that، at any specific plasma nitriding temperature and time، due to the microstructure and appropriate paths for diffusing of nitrogen in AISI H11 in comparison with AISI P20، the diffusion and compound layers of AISI H11 are thicker than that of AISIP20. Regarding the results of EDS، upward diffusion of carbon occurred during the ion nitriding of AISI P20، but EDS analysis of diffusion zone of AISI H11 does not show carbon. XRD results have shown that nitriding layer in AISI H11 is composed of γ-nitride and ε-nitride،while ε-nitride was the most forming phase in AISI P20 at all the process parameters. The results of micro hardness profiles at the same depth، have shown that AISI H11 is harder than AISI P20.Keywords: Plasma Nitriding, Hot Work Tool Steel AISI H11, Plastic Mould Steel AISI P20, Nitride -
نیتروژن دهی پلاسمایی موجب اصلاح لایه های سطحی و بهبود عمر مفید فولادهای قالب تزریق پلاستیک می شود. در این پژوهش نمونه هایی از جنس فولاد قالب تزریق پلاستیک20P در سه دمای 450، 500 و 550 درجه سانتیگراد و چهار زمان 5/2، 5، 5/7 و 10 ساعت و ترکیب گاز %H225 %N2 -75 با استفاده از دستگاه نیتروژن دهی پلاسمایی پالسی جریان مستقیم در مقیاس نیمه صنعتی نیتروژن دهی شدند. بررسی متالوگرافی نمونه ها، توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی و تشخیص فازهای تشکیل شده در سطح به وسیله آنالیز تفرق اشعه ایکس انجام شد. همچنین تغییرات ریزسختی از سطح به عمق نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج نشان دهنده افزایش عمق و سختی لایه نیتریدی با افزایش پارامترهای دما و زمان نیتروژن دهی بود. مطابق با نتایج SEM در دماها و زمان های پایین، فصل مشترک لایه ترکیبی و منطقه نفوذی ناهموار و متشکل از تیغه های کاربونیتریدی بود که در جهت های مرجح رشد یافته بودند، اما با افزایش دما فصل مشترک هموارتر شد. نتایج آنالیز EDS از این منطقه نشان داد که در نیتروژن دهی پلاسمایی فولاد 20P نفوذ کربن به سمت سطح و نفوذ نیتروژن به سمت عمق روی داده است. مطابق با نتایج XRD فاز نیترید اپسیلن به عنوان فاز نیتریدی غالب در همه شرایط زمانی و دمایی انجام فرآیند تشکیل شده است.
کلید واژگان: فولاد قالب تزریق پلاستیک20P, نیتروژن دهی پلاسمایی, لایه سفید, منطقه نفوذیPlasma nitriding could improve the lifecycle of plastic mould steels by modifying the surface layers. In this study, the effects of time and temperature of plasma nitriding on plasma nitriding behavior of plastic injection moulding steel P20 were studied. In this regard, pulsed plasma nitriding treatment was performed on P20 samples at different processing temperatures such as 450, 500 and 550 ºC for 2.5, 5, 7.5 and 10 h at gas mixture of 75% N2 - 25% H2. Diffusion zone and compound layer were studied by optical and scanning electron microscopy and the crystallographic phases on surface were determined by X-ray diffraction analysis. Also, micro hardness changes from surface to core of the samples were determined. Results have shown that by increasing treatment temperature and time, nitrided layer thickness and hardness were increased respectively. The SEM results showed that the interface of the compound layer and the diffusion layer formed on the sample treated at higher temperatures were more uniform than those treated at lower temperatures. Regarding the results of EDS, during the ion nitriding of P20 upward diffusion of the carbon and the downward diffusion of the nitrogen have been occurred. XRD results have shown that in all the process parameters ε-nitride was the most forming phase.Keywords: Plastic Injection Mould Steel P20, Plasma Nitriding, Compound Layer, Diffusion Zone
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.