بهينه سازي پارامترهاي فرايند پاشش پلاسمايي اتمسفري براي ايجاد ترك هاي عمودي در پوشش هاي سد حرارتي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

پوشش‌هاي سد حرارتي زيركونياي پايدارشده با ايتريا به‌منظور افزايش بازدهي و طول‌عمر اجزاي داغ توربين‌هاي گازي و هوايي استفاده مي‌شوند. اين پوشش‌ها در دماي بالا با مشكلات فراواني نظير اكسيداسيون، خوردگي داغ و تنش‌هاي ترمومكانيكي ايجادشده ناشي از عدم‌تطابق ضريب انبساط حرارتي و گراديان دمايي روبه‌رو هستند كه درنهايت اين عوامل مي‌توانند منجر به تخريب پوشش ‌شوند. مقاومت به شوك حرارتي چنين پوشش‌هايي معمولاً به‌دليل ساختار لايه‌اي ايجادشده در فرايند پاشش پلاسمايي اتمسفري محدود مي‌باشد. نتايج تحقيقات نشان مي‌دهد كه با ايجاد ترك‌هاي عمودي درراستاي ضخامت پوشش، تحمل كرنشي پوشش‌ها افزايش يافته و دربرابر شوك‌هاي حرارتي، مقاومت بهتري از خود نشان مي‌دهند. اين ترك‌هاي عمودي را مي‌توان با استفاده از عمليات‌هاي اصلاح‌سازي مثل ذوب ليزري و يا به‌طور مستقيم درطي فرايند رسوب‌نشاني، با ورود حرارت بسيارزياد به زيرلايه ايجاد كرد. در پژوهش حاضر با استفاده از بهينه‌سازي پارامترهاي فرايند پاشش پلاسمايي اتمسفري شامل فاصله پاشش، جريان الكتريكي و ولتاژ كه بر ميزان حرارت ورودي به زيرلايه و دماي ذرات موثر هستند، ترك‌هاي عمودي ايجاد شدند. به همين منظور فاصله پاششي 80 ميلي‌متر، ولتاژ 45 ولت و جريان الكتريكي 760 و 800 آمپر به عنوان مقادير بهينه‌ي موثر ير ايجاد ترك‌هاي عمودي در لايه فوقاني پوشش در نظر گرفته شدند. نتايج نشان داد كه با افزايش توان پلاسما كه ناشي از افزايش جريان الكتريكي و ولتاژ بود، ميزان آنتالپي پلاسما نيز افزايش يافته و ذرات تغذيه پوشش به طور كامل ذوب شده كه منجر به اتصال محكم اسپلت‌ها به يكديگر شد. با افزايش سطح تماس اسپلت‌ها، تنش‌هاي پسماند ايجاد شده در پوشش به صورت جوانه‌زني ريزترك‌هايي درون اسپلت‌ها آزاد مي‌شوند. اين ريزترك‌ها درنهايت اشاعه پيدا كرده و ترك‌هاي عمودي را در پوشش سراميكي ايجاد مي‌كنند.همچنين آزمون استحكام چسبندگي به منظور مقايسه استحكام چسبندگي پوشش‌هاي داراي ترك عمودي و پوشش‌هاي فاقد ترك عمودي انجام شد. نتايج نشان داد كه پوشش‌هاي داراي ترك‌هاي عمودي به دليل پيوند مستحكم ذرات به يكديگر كه ناشي از ايجاد پلاسمايي با آنتالپي بالا در حين فرايند پوشش‌دهي بود و آنتاپي بالاي پلاسما خود عامل ايجاد ترك‌هاي عمودي در لايه فوقاني پوشش است، استحكام چسبندگي بالاتري را نسبت به پوشش‌هاي فاقد ترك عمودي دارا بود.

211236

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

حسين ادريس، علي شفيعي

مهدي صالحي، عبدالمجيد اسلامي