-
پیش بینی عمر تخریب پوشش های سد حرارتی بعنوان یکی از چالش های مهم در قطعات بخش داغ توربین های گازی مطرح است. در این مطالعه به بررسی تنش های موثر در تعیین عمر پوشش های سد حرارتی نسل جدید تک لایه Gd2Zr2O7 (GdZO) و دو لایه ZrO2-8Y2O3 (YSZ) / GdZO پرداخته شده است. برای این منظور پوشش های سد حرارتی تک لایه GdZO و دو لایه YSZ / GdZO روی IN738LC / CoNiCrAlY به روش پاشش پلاسمای اتمسفری اعمال شدند. سپس رفتار اکسیداسیون سیکلی آن ها در دمای °C1100 با سیکل های 4 ساعته مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری پوشش های سد حرارتی (قبل و بعد از اکسیداسیون) توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی انجام شد. علاوه بر این رفتار مکانیکی پوشش های سد حرارتی توسط آزمون نانو فرورونده بررسی و سپس تغییرات نرخ آزاد سازی انرژی ناشی از رشد ترک در پوشش های سد حرارتی حین سیکل های اکسیداسیون محاسبه شد. نتایج نشان داد که تغییرات نرخ آزاد سازی انرژی رشد ترک پوشش سد حرارتی دو لایه YSZ / GdZO نسبت به پوشش سد حرارتی تک لایه GdZO کمتر و در نتیجه عملکرد دما بالای بهتری دارد. بکارگیری یک لایه YSZ مابین دو لایه میانی و بالایی منجر به بهبود خواص مکانیکی پوشش های سد حرارتی نسل جدید شده و با افزایش مقاومت به اکسیداسیون سبب افزایش طول عمر آن ها می شود.
کلید واژگان: پوشش های سد حرارتی, Gd2Zr2O7, اکسیداسیون سیکلی دما بالا, آزمون نانو فرورفتگی, تنشPrediction of the failure lifetime of thermal barrier coatings (TBCs) is usually considered as one of the important challenges in the hot section components of gas turbines. In this study, the effective stresses in determining the lifetime of new-generation single-layer Gd2Zr2O7 (GdZO) and dual-layer ZrO2-8Y2O3 (YSZ) / GdZO TBCs were investigated. For this purpose, singlelayer GdZO and dual-layer YSZ / GdZO TBCs were applied on IN738LC / CoNiCrAlY by atmospheric plasma spraying technique. Then, their cyclic oxidation behavior was studied at 1100°C with 4-h cycles. The morphologies of the TBCs (before and after oxidation) were investigated by field emission scanning electron microscopy. In addition, the mechanical behavior of the TBCs was examined by the Nanoindentation test. The variation in the energy release rate of the TBCs during oxidation cycles was calculated. The results showed that the changes in the energy release rate of dual-layer YSZ / GdZO TBC compared to single-layer GdZO TBC are less, and, therefore, have a better high-temperature performance. Applying an intermediate YSZ layer between the bond and top coats enhances the mechanical properties of new-generation TBCs and extends their lifetime by improving their resistance to high-temperature oxidation.
Keywords: Thermal barrier coatings, Gd2Zr2O7, High-temperature cyclic oxidation, Nanoindentation test, Stress -
پوشش های سد حرارتی (TBCs) پایه زیرکنیایی به طور گسترده ای جهت حفاظت و عایق سازی حرارتی قطعات فلزی مقاطع داغ موتورهای توربینی گازی، مورد استفاده قرار می گیرند. از این رو، هدایت حرارتی پایین از مهم ترین ویژگی های این پوشش ها به شمار می رود. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر ریزساختار و نوع پایدار کننده بر ظرفیت عایق سازی حرارتی پوشش های سد حرارتی پایه زیرکنیایی است. برای این منظور، سه نوع پوشش زیرکنیای پایدار شده با ایتریا (YSZ) متداول، زیرکنیای پایدار شده با سریا و ایتریا (CYSZ) متداول و زیرکنیای پایدار شده با ایتریا نانوساختار، روی زیرلایه اینکونل 738 پوشیده شده با آستری NiCoCrAlY، به کمک فرآیند پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) رسوب داده شد. مشخصه یابی ریزساختاری و فازی نمونه ها به کمک میکروسکپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و پراش سنج پرتو ایکس (XRD) انجام گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از پایدارکننده سریا و نیز ایجاد ساختار نانو در پوشش، ظرفیت عایق سازی حرارتی پوشش های سد حرارتی پایه زیرکنیایی را بهبود می بخشد.
کلید واژگان: پوشش سد حرارتی, زیرکنیای پایدار شده, پاشش پلاسمایی اتمسفری, ریزساختار, ظرفیت عایق سازی حرارتیZirconia based thermal barrier coatings (TBCs) were extensively used in gas turbines engines to protect and provided thermal insulation for hot-section metal components. Consequently, the key parameter of these coatings is low thermal conductivity. The present paper deals with evaluation of effect of the microstructure and stabilizer type on zirconia based TBCs thermal insulation capability. For this scope, three type of coatings including conventional yttria stabilized zirconia (YSZ), conventional ceria and yttria stabilized zirconia (CYSZ) and nanostructured yttria stabilized zirconia have been prepared by atmospheric plasma spraying (APS) on NiCoCrAlY-coated Inconel 738 substrates. Microstructural evaluation and phase analysis were performed using field emission scanning electron microscope (FESEM) and X-ray diffractometry (XRD) respectively. Result srevealed that with employing of ceria stabilizer and fabrication of nano-structure in coating, the thermal insulation capability of zirconia based TBCs were enhanced.Keywords: Thermal Barrier Coating, Stabilized Zirconia, Atmospheric Plasma Spray, Microstructure, Thermal Insulation Capability -
خوردگی داغ در محیط Na2SO4-V2O5 یکی از چالش های مهم در تخریب پوشش های سد حرارتی است. در این پژوهش پوشش CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC با هدف ارتقای مقاومت به خوردگی داغ پوشش های سد حرارتی بر پایه زیرکونیا از طریق جایگزینی CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC باCoNiCrAlY/CSZ ، به روش پاشش پلاسمای اتمسفری (APS) روی نمونه هایی از جنس سوپرآلیاژ پایه نیکل (IN738LC) اعمال شد. رفتار خوردگی داغ پوشش های اعمالی به روش سیکلی (با سیکل های 2 ساعته) با اعمال مخلوط نمک های Na2SO4-55 wt.% V2O5 روی نمونه ها و در دمای 950 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که پوشش CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC مقاومت به خوردگی داغ بهتری نسبت به پوشش CoNiCrAlY/CSZ دارد. بهبود مقاومت به خوردگی داغ حاصل شده بر حسب تفاوت در ریزساختار و تغییرات ریزساختاری صورت پذیرفته در مدت زمان آزمایش خوردگی داغ است. انجام استحاله زیرکونیای تتراگونال به مونوکلینیک و تشکیل کریستال های YVO4 و CeVO4 به عنوان محصولات خوردگی منجر به تخریب پوشش های سد حرارتی مورد بررسی شد.
کلید واژگان: پوشش سد حرارتی, پاشش پلاسمای اتمسفری, خوردگی داغ, CSZ Al2O3 SiCHot corrosion in Na2SO4-V2O5 environment has been regarded as a major challenge in the destruction of thermal barrier coatings (TBCs). The present study introduces a CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC TBC with enhanced resistance to hot corrosion compared to the CSZ. CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC and CoNiCrAlY/CSZ were applied on CoNiCrAlY, as a bond coat to nickel-based superalloy (IN738LC) using the atmospheric plasma spray (APS) technique. Hot corrosion behavior of TBCs was investigated in a cyclic approach (2 hours for each cycle) using Na2SO4-55 wt.% V2O5 salts at 950°C. The findings showed the higher hot corrosion resistance of CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC TBC compared to CoNiCrAlY/CSZ coating system. The transformation of tetragonal zirconia to monoclinic ZrO2 and formation of YVO4 and CeVO4 crystals as hot corrosion products led to the degradation of the mentioned TBCs.
Keywords: Thermal barrier coating, Atmospheric plasma spray, Hot corrosion, CSZ, Al2O3, SiC -
در این پژوهش واماندگی پوشش های سد حرارتی تحت تاثیر بارگذاری حرارتی سیکلی و بار مکانیکی ثابت به صورت تجربی بررسی شده است. آزمایش های تجربی روی نمونه هایی انجام شده است که از جنس آلیاژ اینکونل 617 بوده و با پوشش های سد حرارتی دولایه شامل پوشش پیوندی Ni22Cr10Al1Y و پوشش فوقانی ZrO2.8wt%Y2O3و به روش پاشش پلاسما در محیط هوا پوشش دهی شده اند. نمونه ها توسط یک دستگاه خستگی حرارتی که به طور خاص برای انجام آزمایش های این تحقیق طراحی و ساخته شده است، آزمایش شده اند. نمونه ها در شرایط بیشینه دمایی 1100 و 1170 درجه سانتی گراد و تحت بار خمشی که از طریق دستگاه به نمونه ها داده می شوند، آزمایش شده اند. نتایج با آزمایش هایی که بدون اعمال بار خمشی انجام شده است مقایسه شده است. در هر سیکل، زمان حرارت دهی نمونه ها تقریبا 10 دقیقه و زمان سردکردن آنها تقریبا 5 دقیقه بوده است. نتایج به دست آمده در این پژوهش، نشان داد که با بارگذاری های متفاوت، سازوکارهای تخریب پوشش های سد حرارتی تغییر می کند و طول عمر پوشش با افزایش درجه حرارت بیشینه سیکل به صورت نمایی کاهش پیدا می کند. همچنین افزایش بارگذاری مکانیکی بر کاهش طول عمر خستگی حرارتی پوشش های سد حرارتی نیز تاثیر قابل توجهی دارد.کلید واژگان: پوشش های سد حرارتی, خستگی حرارتی سیکل پایین, بار مکانیکی خمشی, سازوکارهای تخریبIn this study, the effects of thermal cyclic loading in the presence of a constant mechanical load were evaluated experimentally on failure of thermal barrier coatings. For this purpose, specimens of Inconel 617 with approximate dimensions of 100×10×6.2 mm that coated by two-layered thermal barrier coatings include a Ni22Cr10Al1Y bond coat and ZrO2.8wt%Y2O3 using air plasma spraying (APS), were considered. These specimens were tested under low cycle thermal fatigue experiment with maximum temperatures of 1000oC, 1100oC and 1170oC for thermal cycles and constant bending loads of 4500 Nmm, 6000 Nmm, 7500 Nmm and with no load by using a made test rig with the ability of four point bending load. In a thermal cycle, a specimen heating time was 10 minutes and cooling time was 5 minutes approximately. The results obtained in this study, showed that different loads change thermal barrier coatings failure mechanisms and service life cycles of coating reduce exponentially by rising maximum temperature of thermal cycle. Also increases in mechanical load have significant effect on the reduction of thermal barrier coatings life during thermal fatigue loading.Keywords: thermal barrier coatings, low cycle fatigue, thermal fatigue, bending mechanical loading, failure mechanisms
-
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
-
پوشش های سد حرارتی (TBCها) سیستم های سرامیکی پیشرفته ای هستند که معمولا بر روی سطح قطعات داغ اعمال می شوند تا امکان افزایش عملکرد تجهیزات در دمای بالاتر را فراهم سازند. در طی هر سیکل حرارتی، به دلیل عدم تطابق در ضرایب انبساط حرارتی لایه های سیستم TBC، این لایه ها به صورت غیرمتعادل منبسط و منقبض می شوند. تنش های حرارتی حاصل باعث هسته گذاری و رشد میکروترک ها در سیستم TBC می شود. پس از چند صد سیکل حرارتی، میکروترک ها به هم می پیوندند و ترک نسبتا بزرگی را تشکیل می دهند که موجب ورقه ورقه شدن و جدایش پوشش، قرارگیری قطعات در برابر دمای بالا و در نهایت منجر به شکست فاجعه آمیز کل تجهیز می شوند. ایجاد قابلیت خودترمیمی توانایی ترمیم خودبخودی ترک را فراهم می سازد. در این مقاله به معرفی و بررسی انواع فناوری های دستیابی به خودترمیمی در پوشش های سد حرارتی YSZ و ساختار و خواص پوشش های حاصله پرداخته شده است. پس از استخراج فناوری های مذکور و مقایسه آن ها با یکدیگر می توان با توجه به نیاز هر یک از صنایع به دستیابی به پوشش هایی با خاصیت خودترمیمی، گزینه ی مناسب توسعه فناوری پوشش های سد حرارتی خودترمیم را انتخاب کرد و سپس ترکیب مناسب پوشش خودترمیم، ضخامت مناسب لایه ی پوشش خودترمیم، چیدمان مناسب لایه ی پوشش خودترمیم و پارامترهای فرایند پوشش دهی را تعیین نمود.
کلید واژگان: پوشش های سد حرارتی, YSZ, خودترمیمیThermal barrier coatings (TBCs), advanced ceramic systems, are usually applied to the surface of hot industrial parts to improve equipment performance at higher temperatures. During each thermal cycle, the layers of the TBC system expand and contract unevenly due to the mismatch in the coefficients of thermal expansion of the TBC layers. The resulting thermal stresses cause the nucleation and growth of microcracks in the TBC system. After a few hundred thermal cycles, the microcracks eventually combine and form a relatively large crack that causes spallation and separation of coating, exposing parts to high temperature and ultimately leading to catastrophic failure of the entire equipment. The creation of self-healing capability provides the ability to repair cracks spontaneously. In this article, various technologies for achieving self-healing in YSZ thermal barrier coatings and the structure and properties of the resulting coatings have been introduced and reviewed. After extracting the technologies of applying self-healing thermal barrier coating and comparing them with each other, it is possible to obtain coatings with self-healing properties according to the needs of each industry and then determined the proper composition of the self-healing coating, the proper thickness of the self-healing coating layer, the proper arrangement of the self-healing coating layer and the parameters of the coating process.
Keywords: Thermal Barrier Coatings, YSZ, self-haling -
زیرکونیای پایدار شده با ایتریا(YSZ) یکی از پرکاربردترین پوشش های سد حرارتی است. با این حال در دماهای بالاتر از °C1200 فاز پایدار شده تتراگونال به مونوکلینیک تبدیل می شود و احتمال ترک در پوشش را افزایش می دهد. در این تحقیق پوشش نانوساختار زیرکونیای پایدار شده با اسکاندیا و سریا (ScCeSZ) با روش سل ژل پلیمری سنتز شده و اثر مقادیر مختلف پایدارکننده های اسکاندیا و سریا بر پایداری حرارتی آن در C°1400 بوسیله XRD با سرعت اسکن پایین بررسی شده است. با توجه به مقدار فاز منوکلنیک تشکیل شده، مقدار تتراگونالیته و حضور فاز تتراگونال استحاله ناپذیر و فاز مکعبی و همچنین با مقایسه بهترین عملکرد حرارتی، ترکیب بهینه این پوشش با حدود 78/4 درصد مولی اسکاندیا، انتخاب شد. سپس پوشش های سد حرارتی نانو ساختار با ترکیب 4.78ScCeSZ به روش پاشش پلاسمای اتمسفری(APS) بر روی نمونه هایی از جنس سوپرآلیاژ پایه نیکل(IN738LC) اعمال شدند و پایداری حرارتی آن ها پس از شوک حرارتی در دمای °C1000 مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی ها نشان داد پس از 122 سیکل حرارتی فاز مونوکلینک در ساختار تشکیل نشده، که نشان دهنده پایداری پوشش است. به نظر می رسد پوشش اخیر گزینه ای مناسبی برای پوشش های سد حرارتی توربین گازی و جایگزینی مناسب برای YSZ معمولی باشد.کلید واژگان: نانو ساختار, پوشش های سد حرارتی, پایداری حرارتی, سل, ژل, پلاسما اسپری, سریا, اسکاندیاYttria stabilized zirconia (7YSZ) is widely used as standard Thermal Barrier Coatings (TBCs). However, for temperature higher than 1200˚c tetragonal phase may be transformed to the monoclinic phase, which results in the formation of cracks in the coating and accelerates the spallation failure of TBCs. In this study, nanostructured scandia-ceria doped zirconia (ScCeSZ) were synthesized via polymerized sol-gel method and the effect of different amounts of scandia and ceria stabilizers on the thermal phase stability at the temputre of 1400˚c were investigated by slow scan XRD. By comparing the amounts of monoclinic, non-transformable tetragonal (t') and cubic phases, the amount of tetragonality was calculated and eventually the optimum combination in terms of thermal performance was determined (4.78ScCeSZ). Nanostructured 4.78ScCeSZ was deposited by atmospheric plasma spraying (APS) on NiCoCrAlYcoated Inconel 738 substrates and thermal phase stability of the coating was investigated after thermal shock test in 1000˚c. With respect to enhancing thermal stability of nanostructured 4.78ScCeSZ, it could be suggested that nanostructured 4.78ScCeSZ are promising substitutes for conventional YSZ in gas turbine engine.Keywords: Nanostructure, Thermal barrier coating, Thermal stability, Sol-Gel, Plasma spray, Ceria, Scandia
-
هدف از این تحقیق بهبود کیفیت و کارایی پوشش های سد حرارتی زیرکونیایی پایدار شده با ایتریا (YSZ) در محیط Na2SO4-V2O5 از طریق افزودن پودر NiTi به ترکیب پوشش است. برای این منظور، پوشش های YSZ، با و بدون افزودن 5 درصد وزنی پودر NiTi و دارای لایه میانی CoNiCrAlY بر روی زیرلایه هایی از جنس IN738LC توسط روش پاشش پلاسمای اتمسفری (APS) اعمال شدند. رفتار خوردگی داغ پوشش ها در محیط Na2SO4-55wt.%V2O5 به روش کوره ای و در دمای °C950، با سیکل های 4 ساعته مورد بررسی قرار گرفت. نتایج، بیانگر تخریب پوشش های سد حرارتی به دلیل نفوذ نمک مذاب Na2SO4-55wt.%V2O5 از طریق تخلخل ها و میکروترک های لایه سرامیکی به پوشش و سپس خروج پایدار کننده YSZ و گسترش ترک های پوشش به دلیل تغییرات حجمی ایجاد شده ناشی از انجام استحاله فازی زیرکونیای تتراگونال به منوکلینیک در سیکل های سرمایش است. بررسی-های ریزساختاری و فازی پوشش ها قبل و بعد از آزمون خوردگی داغ نشان دهنده ی عملکرد بهتر پوشش کامپوزیتی NiTi-YSZ در مقایسه با پوشش YSZ از نظر تاخیر در انجام استحاله فازی تتراگونال به منوکلینیک و درنتیجه کاهش گسترش ترک های لایه سرامیکی و در نهایت بهبود مقاومت به خوردگی داغ است.
کلید واژگان: پوشش های سد حرارتی, پاشش پلاسمای اتمسفری, NiTi-YSZ, خوردگی داغ, Na2SO4-V2O5The purpose of this research is to improve the quality and efficiency of Yttria-stabilised zirconia (YSZ) thermal barrier coating (TBC) in Na2SO4-V2O5environments through the addition of NiTi powder. For this purpose, YSZ coatings with and without 5 Wt.% NiTi powder were deposited by atmospheric plasma spray (APS) technique on a Ni-based superalloy (IN738LC) substrate as a top coat with a CoNiCrAlY bond coat. The hot corrosion resistance of the samples was investigated in a furnace by cyclic mode in Na2SO4-55 wt. % V2O5 salts. Each cycle consists of 4 h heating at 950°C. The results indicated that the molten salts at the working temperature can react with Yttria, the stabilizing compound of YSZ, and cause the transformation of tetragonal zirconia to monoclinic phase during cooling. This transformation results in a volumetric expansion which can lead to cracking and spallation of the surface layers of the thermal barrier coatings. Microstructural and phase studies of coatings before and after hot corrosion tests confirmed the better hot corrosion resistance of YSZ-5Wt.%NiTi composite coating compared to YSZ due to delay in crack propagation and the tetragonal phase transformation to the monoclinic
Keywords: Thermal barrier coating, Atmospheric plasma spray, NiTi-YSZ, Hot corrosion, Na2SO4-V2O5 -
اعمال و مشخصه یابی پوشش های سد حرارتی زیرکنیای پایدار شده با سریا و ایتریا روی سوپرآلیاژ اینکونل 738پوشش های سد حرارتی (TBCs)در موتورهای توربینی گازی، به طور گسترده ای به منظور فراهم کردن عایق سازی حرارتی برای مقاطع داغ و نیز افزایش راندمان توربین مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از این پژوهش، تولید و مشخصه یابی یک پوشش سد حرارتی دولایه شامل پوشش رویی زیرکنیای پایدار شده با سریا و ایتریا (CYSZ) و آستری فلزی NiCoCrAlY روی زیرلایه سوپرآلیاژی است. برای این منظور، زیرلایه هایی از جنس اینکونل 738، ابتدا با آستری NiCoCrAlY و سپس با پودر CYSZ به کمک فرآیند پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) پوشش داده شد. آزمون استحکام چسبندگی مطابق با استاندارد ASTM C633-01انجام شد. برای ارزیابی میزان عایق سازی حرارتی پوشش سد حرارتی، آزمون ظرفیت عایق سازی حرارتی، طراحی و انجام شد. به منظور مشخصه یابی پوشش، بررسی ریزساختاری توسط میکروسکپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(FESEM) و آنالیز فازی توسط پراش سنج پرتو ایکس (XRD) انجام گرفت. نتایج نشان داد که به کمک فرآیند پاشش پلاسمایی اتمسفری می توان یک پوشش سد حرارتی با قابلیت عایق سازی حرارتی بالا تولید کرد.
کلید واژگان: پوشش سد حرارتی, پاشش پلاسمایی اتمسفری, زیرکنیای پایدار شده با سریا و ایتریا, عایق سازی حرارتیThermal barrier coatings (TBCs) in gas turbine engines are extensively used to produce thermal insulation for hot sections and to increase the turbine efficiency. The purpose of this investigation is the production and characterization of a two layer thermal barrier coating consisting of ceria and yttria stabilized zirconia (CYSZ) top coat and NiCoCrAlY bond coat on the superalloy substrate. For this scope، NiCoCrAlY bond coat followed by CYSZ coating were deposited on the substrates of IN 738 coupons by atmospheric plasma spraying (APS). Adhesion strength test was done similar to ASTM C633-01. To evaluate thermal insulation capability، the thermal insulation capacity test was performed. For coating characterization، microstructural investigation using field emission scanning electron microscope (FESEM) and phasic analysis using x-ray diffractometer (XRD) were performed. Results revealed that using atmospheric plasma spray process can fabricate the Thermal barrier coating with high thermal insulation capability.Keywords: Thermal Barrier Coating, Atmospheric Plasma Spraying, Ceria, Yttria Stabilized Zirconia, Thermal Insulation -
بهبود مقاومت به محیط کلسیم-منیزیم آلومینوسیلیکات (CMAS: CaO-MgO-Al2O3-SiO2) یکی از اهداف نوین و اصلی در صنایع توربینی و به ویژه در پوشش های سد حرارتی است. هدف از این تحقیق بهبود کیفیت و کارایی پوشش های سد حرارتی زیرکونیایی پایدار شده با ایتریا (YSZ) در محیط کلسیم-منیزیم آلومینوسیلیکات از طریق اعمال پوشش های دولایه با استفاده از زیرکونیای پایدار شده با سریا (CSZ) است. برای این منظور، پوشش های تک لایه YSZ و دو لایه YSZ/CSZ دارای لایه میانی CoNiCrAlY بر روی زیرلایه هایی از جنس IN738LC توسط روش پاشش پلاسمای اتمسفری اعمال شدند. رفتار خوردگی داغ پوشش ها در محیط CMAS به روش کوره ای و در دمای °C1150، با سیکل های 4 ساعته مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری و فازی پوشش ها به وسیله ی آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM/EDS) و پراش پرتو ایکس (XRD) قبل و بعد از آزمون خوردگی داغ نشان دهنده ی عملکرد بهتر پوشش دو لایه YSZ/CSZ در جلوگیری از نفوذ ذرات مخرب CMAS در مقایسه با پوشش تک لایه YSZ است. همچنین تخریب پوشش های سد حرارتی در محیط CMAS ناشی از نفوذ سیلیکات های مذاب از طریق تخلخل ها و میکروترک های لایه سرامیکی به پوشش و سپس خروج پایدار کننده زیرکونیا و در نهایت انجام استحاله فازی تتراگونال به منوکلینیک است.
کلید واژگان: پوشش های سد حرارتی, پاشش پلاسمای اتمسفری, خوردگی داغ, کلسیم-منیزیم آلومینوسیلیکاتImprovement of hot corrosion resistance in calcium magnesium aluminosilicate environments is one of the new main goals in development of turbine industries especially thermal barrier coatings (TBCs). The purpose of this research is to improve the quality and efficiency of YSZ thermal barrier coating in calcium magnesium aluminosilicate environments through replacing YSZ/CSZ composite layer. For this purpose, single layer YSZ and dual layer YSZ/CSZ TBCs deposited with atmospheric plasma spray (APS) technique on Ni-based superalloy (IN738LC) substrates as a top coat with a CoNiCrAlY bond coat. Hot corrosion resistance of the samples was investigated in a cyclic mode in which after each 4 h exposure to calcium magnesium aluminosilicate salts at 1150°C. The results of microstructural and phase studies of coatings by FESEM/EDS and XRD analysis before and after hot corrosion tests showed better resistance to dual layer YSZ/CSZ than single layer YSZ coatings and could act as barrier for the corrosive calcium magnesium aluminosilicate salts penetration into the TBC. Also, destruction of TBCs in calcium magnesium aluminosilicate environments due to infiltration of molten salts into the TBCs during hot corrosion process and cause the transformation of tetragonal zirconia to monoclinic phase during cooling.
Keywords: Thermal barrier coatings, Atmospheric plasma spray, Hot corrosion, Calcium magnesium aluminosilicate
-
از آنجا که گزینه «جستجوی دقیق» غیرفعال است همه کلمات به تنهایی جستجو و سپس با الگوهای استاندارد، رتبهای بر حسب کلمات مورد نظر شما به هر نتیجه اختصاص داده شدهاست.
- نتایج بر اساس میزان ارتباط مرتب شدهاند و انتظار میرود نتایج اولیه به موضوع مورد نظر شما بیشتر نزدیک باشند. تغییر ترتیب نمایش به تاریخ در جستجوی چندکلمه چندان کاربردی نیست!
- جستجوی عادی ابزار سادهای است تا با درج هر کلمه یا عبارت، مرتبط ترین مطلب به شما نمایش دادهشود. اگر هر شرطی برای جستجوی خود در نظر دارید لازم است از جستجوی پیشرفته استفاده کنید. برای نمونه اگر به دنبال نوشتههای نویسنده خاصی هستید، یا میخواهید کلمات فقط در عنوان مطلب جستجو شود یا دوره زمانی خاصی مدنظر شماست حتما از جستجوی پیشرفته استفاده کنید تا نتایج مطلوب را ببینید.
* ممکن است برخی از فیلترهای زیر دربردارنده هیچ نتیجهای نباشند.
-
معتبرحذف فیلتر