عنوان پایان‌نامه

تاثیر لایه آلومینای ایجاد شده در سطح TBC به روش APS بر دوام پوشش سد حرارتی



    دانشجو در تاریخ ۲۹ بهمن ۱۳۹۰ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "تاثیر لایه آلومینای ایجاد شده در سطح TBC به روش APS بر دوام پوشش سد حرارتی" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی مواد-خوردگی‌وحفاظ‌ت‌ازمواد
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1024;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58579
    تاریخ دفاع
    ۲۹ بهمن ۱۳۹۰
    دانشجو
    محمد حافظی
    استاد راهنما
    محسن صارمی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    پوشش های سد حرارتی دارای نواقصی هستند که محققین را به پیدا کردن راه حل های کاربردی برای برطرف کردن آنها ترغیب می کند. کامپوزیت کردن YSZ با آلومینا یک روش مناسب برای بهبود دادن پایداری این پوشش ها می باشد. در این تحقیق چهار نوع پوشش کامپوزیت YSZ با آلومینای پاشش پلاسما شده تحت هوا شامل: (1) پوشش زیرکونیای پایدار شده با ایتریا معمولی(YSZ) (2) پوشش کامپوزیت لایه‌ای YSZ/Al2O3با آلومینای رویی به ضخامت µm50 (3) پوشش کامپوزیت لایه‌ای YSZ/Al2O3 با آلومینای رویی به ضخامت µm100 (4) پوشش کامپوزیت ذره‌ای YSZ + Al2O3 به روش پاشش پلاسما تحت هوا (APS) برای پایداری آنها در برابر آزمون های اکسیداسیون، خوردگی داغ و شوک حرارتی مورد بررسی قرار گرفتند. ارزیابی میکروساختار و آنالیز فازی پوشش ها بعد از آزمون های مربوطه با استفاده از میکروسکوپ نوری، SEM و XRD انجام شد. آزمایش‌ اکسیداسیون در دمای ?C1100 صورت گرفت. مطالعات ریز ساختار به وسیله ی میکروسکوپ نوری و SEMبعد از بعد از اکسیداسیون ثابت کرد که ضخامت لایه اکسید رشد کرده بر اثر حرارت (TGO) در پوشش کامپوزیت لایه‌ای YSZ/Al2O3 با آلومینای رویی به ضخامت µm50 کمترین مقدار را در مقایسه به سایر پوشش‌ها دارد و همچنین طول عمر این پوشش در مقایسه با پوشش YSZ معمولی تقریباً دو برابر شده است. این مورد اثر سودمند لایه آلومینای رویی را نشان می دهد. تخریب بعد از آزمایش اکسیداسیون نشان داد که پوشش ها از ناحیه بالای فصل مشترک پوشش اتصال با YSZ دچار جدایش می شوند. این جدایش ناشی از عدم انطباق ضریب انبساط حرارتی بین لایه ها می باشد. آزمایش خوردگی داغ با استفاده از نمک مذاب %wt 55 V2O5 + %wt 45 Na2SO4 در دمای ?c1050 در سطح پوشش ها انجام گرفت. در این آزمایش کریستال های YVO4 و فاز زیرکونیای مونوکلینیک به عنوان محصول خوردگی تشکیل شدند. تشکیل میله‌های YVO4 باعث جدایش لایه آلومینای رویی می‌شود. ولی با این حال پوشش کامپوزیت لایه‌ای YSZ/Al2O3 با آلومینای رویی به ضخامت µm50 بیشترین طول عمر را در مقایسه سایر پوشش‌ها نشان داد و طول عمر را در مقایسه با پوشش YSZ معمولی تقریباً سه برابر افزایش داد. آزمایش شوک حرارتی در دمای ?c700 در مورد سه پوشش اول انجام پذیرفت. پوشش کامپوزیت لایه‌ای YSZ/Al2O3 با آلومینای رویی به ضخامت µm50 بهترین عملکرد را در آزمایش شوک حرارتی از خود نشان داد که ناشی از نقش عایق بودن لایه آلومینای رویی و کاهش دمای سطح YSZ و همچنین چسبندگی مناسب این لایه است. این موضوع نتیجه می شود که پوشش YSZ با لایه آلومینای رویی پایداری پوشش های سد حرارتی را بهبود داد.
    Abstract
    Thermal Barrier Coatings (TBCs) have some shortcoming which encourage researcher to find application solutions to the problems. Composition of YSZ with alumina is a promising method to improve TBC durability. In the present work four types of air plasma sprayed YSZ-alumina composites including:common yttria-stabilized zirconia (YSZ), layer composite of (YSZ/AL2O3) which Al2O3 was a top coat over YSZ layer with a thickness of 50µm, layer composite of (YSZ/AL2O3) which Al2O3 was a top coat over YSZ layer with a thickness of 100µm and particle composite of (YSZ+Al2O3) were evaluated for their durability in oxidation, hot corrosion and thermal shock tests. The evaluation of microstructure and phase analysis of the coatings after oxidation, hot corrosion and thermal shock tests were carried out with using optical microscope (OM), SEM and XRD. Oxidation tests were carried out at 1100?C. The layer composite of (YSZ/AL2O3) in which the Al2O3 layer thickness was 50µm showed the best resistance during thermal shock experiment due to diffusion barrier role over layer alumina and its good adhesion. Microstructure studies by OM and SEM after oxidation demonstrated that the growth of thermally grown oxide in layer composite of (YSZ/AL2O3) in which the Al2O3 layer thickness was 50µm was the lowest in comparison to other coatings. In addition the time of failure for this coating was two times of common YSZ coating. This case demonstrated the beneficial effect of overlayer alumina on YSZ. It was illustrated that the coating was separated from above the bond coat/YSZ interface. This spallation has been resulted from mismatch of thermal expansion coefficient between two layers. Hot corrosion test were performed on the surface of coating in molten salt (Na2SO4 45%wt + V2O5 55% wt) at 1050?C. It was denoted that YVO4 crystals and some of monoclinic ZrO2 were formed as hot corrosion products. Formation of rods of YVO4 caused spallation of overlayer alumina. However, layer composite of (YSZ/AL2O3) in which the Al2O3 layer thickness was 50µm showed highest resistance to hot corrosion test and this coating increased the lifetime three times. Thermal shock tests were accomplished for all coatings except particle composite of (YSZ+Al2O3) at 700?C. In this test layer composite of (YSZ/AL2O3) in which the Al2O3 layer thickness was 50µm had the best resistance. It was concluded that YSZ coating with top alumina layer improved the durability of TBCs.