عنوان پایان‌نامه
به کارگیری پوشش کامپوزیتی بر روی به روش پلاسما اسپری و بررسی مقاومت به خوردگی داغ آن در محیط
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-خوردگی‌وحفاظ‌ت‌ازمواد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43906;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 797
- تاریخ دفاع
- ۲۰ بهمن ۱۳۸۸
- دانشجو
- محمدحامد حبیبی
- استاد راهنما
- محسن صارمی
- چکیده
- چکیده در این تحقیق مقاومت به خوردگی داغ سه نوع پوشش بررسی شده است: 1) YSZ معمولی، 2) کامپوزیت ذره¬ای CeO2 و (YSZ+CeO2)YSZ و3) کامپوزیت لایه¬ای CeO2/YSZ. آزمایش¬های خوردگی داغ روی سطح پوشش¬ها در نمک مذاب (55% وزنی V2O5 و 45% وزنی Na2SO4) در دماهای 1050،950،800،700 درجه سانتی¬گراد تا تخریب پوشش¬ها انجام شد. مورفولوژی، ترکیب شیمیایی سطح و سطح مقطع پوشش¬ها به¬وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به EDS بررسی شد. جهت شناسایی ساختارهای کریستالی تشکیل¬شده و محصولات خوردگی داغ از آزمایش پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده شده است. برای بررسی خواص مکانیکی پوشش¬ها آزمایش سختی¬سنجی قبل و بعد از خوردگی داغ انجام شد. نتایج آزمایشات انجام شده نشان داد که اضافه کردن سریا به عنوان لایه¬ رویی و همچنین مخلوط کامپوزیتی با YSZ موجب افزایش مقاومت به خوردگی داغ YSZ می¬شود. در دماهای بالا تشکیل کریستال¬های YVO4 و ایجاد زیرکونیای مونوکلینیک موجب تخریب پوشش می¬شود. اضافه¬کردن اکسید سریم به عنوان لایه رویی مانع نفوذ مواد خورنده می¬شود. در حالت کامپوزیت ذره¬ای، سریا به عنوان سد فیزیکی عمل کرده و سطح تماس YSZ با مواد خورنده را کم کرده و رشد کریستال¬های YVO4 را به تعویق انداخته و محدود می¬کند. در دماهای پایین¬تر نفوذ مواد خورنده گوگردی و اکسیژن موجب متخلخل¬شدن پوشش¬ها می¬شوند و خود ZrO2 با ترکیبات وانادیوم، وارد واکنش شده و تخریب دراثر این دو عامل با شدت بیشتری انجام می¬شود. اکسید سریم به عنوان لایه رویی نفوذ مواد خورنده به درون پوشش را به تعویق می¬اندازد. در دماهای آزمایش شده، لایه رویی اکسید سریم از لایه YSZ درونی محافظت کرده و مقاومت به خوردگی داغ آن را افزایش می¬دهد. در مجموع بهترین کارایی پوشش-های کامپوزیت لایه¬ای و ذره¬ای YSZ و سریا در دمای?5? درجه سانتی¬گراد می¬باشد.
- Abstract
- Abstract In this research, the hot corrosion behaviors of three types of the following coatings were investigated: (1) Normal YSZ, (2) YSZ+CeO2 (the composite layer of Ceria and YSZ), (3) CeO2/YSZ (The over layer of Ceria on YSZ). Hot corrosion tests were carried out on the surface of the coatings in molten salt of Na2SO4 + V2O5 mixture in 40-60 wt% at 1050, 950, 800 and 700 °C until degradation of the coatings. The microstructure, morphology and chemical composition of the surface and the cross-section of the coatings were examined by scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy dispersive spectrometer (EDS). X-ray diffraction (XRD) was used to determine the crystalline structure of the coatings and hot corrosion products. To investigate mechanical properties of the coatings, micro hardness tests were performed before and after hot corrosion tests. At high temperatures (1050°C and 950°C), hot corrosion of YSZ coating was mainly due to the reaction of molten salt containing V2O5 with Y2O3 which was accompanied by formation of monoclinic ZrO2 and YVO4 crystals. The formation of YVO4 crystals depletes the Y2O3 from YSZ. Monoclinic ZrO2 and YVO4 crystals led to crack formation and failure of TBCs. Application of ceria as a top layer and composite mixture with YSZ, improves corrosion resistance of the new composite coating. The Dense layer of CeO2 postponed the penetration of molten salt to YSZ Layer. The YSZ+CeO2 coating provided better hot corrosion resistance than usual YSZ. In this coating, Ceria acts as a physical barrier and decreases direct contact of YSZ to molten salts, consequently the formation of YVO4 crystal is retarded and limited. The formation of CeVO4 crystals retards formation of YVO4 crystals. At lower Temperatures (800°C and 700°C), penetration of corrosive sulfuric materials and oxygen result in more porous coatings. In these temperatures, in addition to the formation of YVO4 crystals, the ZrO2 matrix reacts with vanadium oxide which causes more severe degradation of coatings. The Dense layer of CeO2 postponed the penetration of molten salt to YSZ Layer. In CeO2/YSZ the presence of a dense CeO2 top layer on YSZ reduced the infiltration of molten salt and resulted in the further resistance of TBC against hot corrosion. The Monoclinic ZrO2 content and YVO4 crystals were lower in YSZ+CeO2 coating in comparison to usual YSZ.
