عنوان پایان‌نامه
افزایش کارایی پوشش tbc بر پایه نانو زیر کونیااز طریق کامپوزیت کردن با نانوسریا و لاتتانیم
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-خوردگی‌وحفاظ‌ت‌ازمواد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1333;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81187;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1333;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81187
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- اروین شجاعی
- استاد راهنما
- محسن صارمی
- چکیده
- پوشش های سد حرارتی یا TBC در محافظت اجزای محفظه احتراق در توربین های گازی مورد استفاده قرار می گیرند.در این محفظه ها هرچه دمای کاری افزایش یابد راندمان توربین افزایش یافته و مصرف سوخت کاهش می یابد. پوشش های سد حرارتی دارای نواقصی هستند که محققین در تلاش برای یافتن راه حل های کاربردی برای برطرف کردن آنها هستند. کامپوزیت کردن YSZ با سریا و لانتانیا یک روش مناسب برای بهبود دادن پایداری این پوشش ها می باشد. در این تحقیق سه نوع پوشش TBC با پاشش پلاسما شده تحت هوا شامل: (1) پوشش زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (YSZ) (2) پوشش کامپوزیت ذره ای YSZ+CeO2 (3) پوشش کامپوزیت ذره‌ای YSZ + La2O3 آزمون های اکسیداسیون، خوردگی داغ و استحکام چسبندگی انجام شدند. ارزیابی میکروساختار بعد از آزمون های مربوطه با استفاده از میکروسکوپ نوری و SEM انجام شد. آزمایش اکسیداسیون در دمای C1100 صورت گرفت. مطالعات ریز ساختاری بعد از بعد از اکسیداسیون ثابت کرد که ضخامت لایه اکسید رشد کرده بر اثر حرارت (TGO) در پوشش کامپوزیت ذره ای YSZ + La2O3 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. آزمایش خوردگی داغ با استفاده از نمک مذاب %wt 60 V2O5 + %wt 40 Na2SO4 در دمای c950 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 رویی می‌شود. ولی با این حال پوشش کامپوزیت ذره ای YSZ + CeO2 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. در نهایت چنین نتیجه گیری شد که پوشش YSZ کامپوزیت شده با سریا و لانتانیا مقاومت پوشش های سد حرارتی را در اکسیداسیون و خوردگی داغ افزایش می دهند.
- Abstract
- The YSZ coatings are the series of coatings used on gas turbine blades which can prevent the heat transfer due to their compact ceramic composition and structure. The result is the increase in the efficiency of combustion chamber Thermal Barrier Coatings (TBCs) have some shortcoming which encourage researcher to find application solutions to the problems. Composition of YSZ with nano ceria or nano lanthania is a promising method to improve TBC durability. In the present work three types of air plasma sprayed YSZ composites including common yttria-stabilized zirconia (YSZ), particle composite of (YSZ+CeO2) and particle composite of (YSZ+La2O3) were evaluated for their durability in cylic oxidation, hot corrosion tests. The evaluation of microstructure of the coatings after oxidation and hot corrosion tests were carried out with using scanning electron microscope (SEM). Oxidation tests were carried out at 1100?C. The particle composite of (YSZ+La2O3) in which the showed the best resistance during the test. Microstructure studies by SEM after oxidation demonstrated that the growth of thermally grown oxide in particle composite of (YSZ+La2O3) in which the was the lowest in comparison to other coatings. In addition to the time of failure for this coating was two times of common YSZ coating. This case demonstrated the beneficial effect of compositing Lanthania 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 was performed on the surface of coating in molten salt (Na2SO4 40%wt + V2O5 60% wt) at 900?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 top layer. However, layer composite of (YSZ+CeO2) in which the showed highest resistance to hot corrosion test and this coating increased the lifetime three times. It was concluded that YSZ coating compositing with nano ceria and nano lanthania improved the durability of TBCs. Keywords: Thermal Barrier Coatings,TBC, Ceria, Lanthania, Hot Corrosion ,Oxidation.
