14534

14534

بررسي تأثير لايه مياني Al2O3-YAG بر مقاومت اكسيداسيوني پوشش هاي سد حرارتي YSZ

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب موادفلزي

فروردين 1394

فروردين 1394

دكتر سعيد رستگاري

دكتر حسين سرپولكي

مواد و متالورژي

چكيده ايتريم آلومينيم گارنت (YAG)، يكي از موادي است كه به¬علت دارا بودن هدايت حرارتي پايين، قابليت كاربرد به¬عنوان پوشش سد حرارتي را دارد. اما برتري مهم اين ماده نسبت به ساير مواد مشابه، پايين بودن ميزان نفوذ اكسيژن در آن و جلوگيري از اكسيد شدن زيرلايه است. با اين¬وجود استفاده ازYAG به¬صورت خالص، به¬دليل اختلاف ضريب انبساط حرارتي آن با لايه سراميكي YSZ، محدود بوده و معمولاً از كامپوزيت اين ماده با آلومينا استفاده مي¬شود. در اين پروژه سه نوع كامپوزيت Al2O3-YAG با درصدهاي وزني متفاوت، توسط فرآيند سل-ژل سنتز شد. پودرهاي سنتز شده به ترتيب عبارتند از Al2O3-10wt%YAG، Al2O3-20wt%YAG و Al2O3-40wt%YAG. در مرحله بعد اين پودرها پس از آماده¬سازي، به¬همراه پوشش مياني فلزي از جنس NiCrAlY و پوشش سراميكي بالايي YSZ، توسط فرآيند پاشش پلاسما در هوا بر روي زيرلايه¬هايي از جنس سوپرآلياژ IN738-LC نشانده شدند. هم¬چنين نمونه¬هايي بدون وجود اين لايه جديد، جهت مقايسه با نمونه¬هاي پيشين توليد شد. در ادامه، آزمايش اكسيداسيون سيكلي در دماي °C1050 و به مدت 200 ساعت بر روي نمونه¬ها انجام شد. هر سيكل كامل اكسيداسيون، شامل 10 ساعت گرم كردن نمونه¬ها در كوره و در ادامه 30 دقيقه سرد كردن آن¬ها تا دماي اتاق در نظر گرفته شد.پس از تحليل نمودارهاي تغييرات وزن نمونه¬ها در طي فرآيند اكسيداسيون و انجام مطالعات ميكروسكوپي بر روي اين نمونه¬ها، اين نتيجه حاصل شد كه اضافه كردن لايه Al2O3-YAG به سيستم پوشش¬هاي سد حرارتي، سرعت رشد و ضخامت لايه TGO را به¬واسطه اثر عناصر فعال و هم¬چنين كم شدننفوذ اكسيژن، كاهش مي¬دهد. هم¬چنين چسبندگي لايه اكسيدي تشكيل شده در اين حالت، بيشتر از چسبندگي لايه اكسيدي در پوشش¬هاي معمولي YSZ است.با توجه به آزمايشات صورت گرفته، پوشش Al2O3-20wt%YAG بهترين عملكرد را در بين ساير پوشش¬ها داشته، با اين¬حال پوشش Al2O3-10%YAG نيز نسبت به پوشش¬هاي معمولي YSZ، عملكرد بهتري از خود نشان مي¬دهد. اما در مورد نمونه¬هاي حاوي لايه Al2O3-40wt%YAG، تمامي پوشش¬ها از زيرلايه جدا شدند كه اين امر را مي¬توان به افزايش اختلاف ضريب انبساط حرارتي اين لايه با لايهYSZ نسبت داد. واژه‌هاي كليدي: سل-ژل، پاشش پلاسما در هوا، اكسيداسيون سيكلي، اثر عناصر فعال،Al2O3-YAG