بررسي ريز ساختاري و خواص پوشش كامپوزيتي سد حرارتي Al2O3/YAG/YSZ

كارشناسي ارشد

چكيده هدف ما در اين پروژه بررسي مقاومت به اكسيداسيون در پوشش هاي كامپوزيتي سد حرارتي و مقايسه آن با پوشش سد حرارتي معمولي است. پوشش سد حرارتي به طور معمول YSZ است كه ZrO2 تثبيت شده با 8 درصد وزني Y2O3 است كه به دليل ضريب هدايت حرارتي كم در پوشش هاي سد حرارتي كاربرد بالقوه زيادي دارد٬ ولي به دليل اينكه داراي فشردگي و تراكم كمي است٬ در مقابل اكسيداسيون مقاومت چنداني ندارد و اكسيداسيون لايه هاي زيرين منجر به پوسته اي شدن و تخريب پوشش سد حرارتي مي شود. آلومينا و ايتريم آلومينيوم گارنت به دليل تراكم و فشردگي بيشتر نسبت به پوشش سد حرارتي YSZ منجر به افزايش مقاومت به اكسيداسيون در پوشش سد حرارتي مي شوند. در اين تحقيق٬ ابتدا پودر سنتزيAl2O3/YAG به روش سل-ژل توليد شد .براي ايجاد پوشش سد حرارتي كامپوزيتي 15wt% Al2O3/YAGبا 85wt% YSZو 30wt% Al2O3/YAG با 70wt% YSZو 45wt% Al2O3/YAGبا 55wt% YSZ تركيب شدند و اين پوشش هاي كامپوزيتي به ترتيب YS85٬ YS70 و YS55 ناميده شدند. از زير لايه سوپرآلياژ پايه نيكل IN738-LC به عنوان لايه زيرين استفاده شد و پوشش اتصال و پوشش هاي كامپوزيتي سد حرارتي به روش پاشش دهي پلاسما بر روي زيرلايه پوشش داده شدند. آزمايش چرخه هاي اكسيداسيون در دماي °C1050 به همراه تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي و اندازه گيري ضخامت لايه اكسيدي با استفاده از نرم افزار تحليل عكس كلمكس نشان داد كه در پوشش سد حرارتي YSZ ضخامت لايه اكسيدي تشكيل شده برروي پوشش اتصال به مقدار µm8/4 رسيد. در نمونه هاي پوشش كامپوزيتي YS85 و YS70 با افزايش Al2O3/YAG تراكم پوشش كامپوزيتي سد حرارتي افزايش يافته٬ نفوذ اكسيژن به پوشش اتصال كاهش يافته و ضخامت لايه اكسيدي كم شده و به مقدار تقريبي µm2/3 رسيد و لايه اكسيدي از لايه اصلي آلومينا تشكيل شد و مقاومت به اكسيداسيون افزايش يافت. در نمونه هاي پوشش كامپوزيتي YS55 تراكم پوشش كامپوزيتي بيشتر شده٬ ولي با افزايش تنش هاي عدم انطباقي نفوذ اكسيژن به پوشش اتصال افزايش يافته و ضخامت لايه اكسيدي افزايش يافته و به مقدار تقريبي µm4/4 رسيد و لايه اكسيدي علاوه بر آلومينا از لايه اكسيدي نيكل و كروم تشكيل شد و مقاومت در برابر اكسيداسيون كاهش يافت. واژه هاي كليدي :پوشش سد حرارتي كامپوزيتي، زيرلايه، پوشش اتصال٬ لايه اكسيد رشد كرده براثر حرارت٬ YAG

188811

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر ضيا والفي

سراميك

دكتر حسين سرپولكي - دكتر سعيد رستگاري