Skip to main content
SUPERVISOR
Fatemeh Davar,Morteza Shamanian esfahani,Mehdi Salehi
فاطمه داور (استاد مشاور) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) مهدی صالحی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Hajian Foroushani
محسن حاجیان فروشانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Plasma spray deposition and characterization of the YSZ/LaPO4 abradable thermal barrier coating using in the gas turbines
In this research, LaPO 4 was added to the YSZ to improve the abradability behavior of the YSZ. First LaPO 4 was synthesized by reaction of La 2 O 3 and orthophosphoric acid. In order to reduce the particle size of the LaPO 4 to the suitable range of plasma spraying, the synthesized powder was milled for 15 minute. Then, LaPO 4 was added to YSZ powder in 1:9 and 1:4 proportion and were mixed with each other to produce homogeneous powder. The RSM and full factorial method was used to optimization of the plasma spraying parameters. The DOE results shown that the electric current is the most important factor in plasma spraying of the composite powders. The NiCrAlY powder and Inconel 718 were used as bond coat and substrate, respectively. The coatings were evaluated with different examinations such as, hardness, roughness, porosity, wear and high temperature oxidation tests. The X-ray analysis shown that the LaPO 4 was stable during plasma spraying process and the amount of monoclinic phase of YSZ was reduced after the spraying. The SEM images shown that the thickness of the TGO was approximately equal in the all of the coatings. The results shown, the TGO growth rate was decreased with the time. The sintering resistance of composite coatings significantly increased in comparison with the monolithic YSZ coating. The wear test results shown that the abradability behavior improved in the composite coatings and the weight loss of the alumina ball counterpart significantly reduced in the composite coatings. Keywords: Abradable coatings, Thermal barrier coatings, YSZ, LaPO 4 , Air Plasma Spray.
در این پژوهش به منظور بهبود رفتار سایش پذیری پوشش زیرکونیای پایدار شده با ایتریا [1] (YSZ)، فسفات لانتانیوم با ترکیب LaPO 4 در مقادیر 10 و20 درصد وزنی به پوشش اضافه شد. به این منظور پودر فسفات لانتانیوم به وسیله واکنش اکسید لانتانیوم و اسید فسفریک تولید شد. به منظور کاهش اندازه ذرات فسفات لانتانیوم تا محدوده مناسب جهت پاشش حرارتی، پودرهای تولید شده بوسیله آسیاب کاری مکانیکی به مدت زمان 15 دقیقه آسیاب کاری شدند. سپس پودر فسفات لانتانیوم با پودر YSZ تجاری به مدت 4 ساعت درون آسیاب بدون گلوله مخلوط شدند. به منظور تعیین پارامترهای مناسب جهت پاشش حرارتی، از روش طراحی آزمایش فول فاکتوریل و به کارگیری روش سطح پاسخ استفاده شد. نتایج حاصل از طراحی آزمایش نشان داد جریان الکتریکی مهم ترین پارامتر موثر بر مقدار تخلخل پوشش است. در فرآیند پاشش حرارتی از سوپرآلیاژ اینکونل 718 به عنوان زیرلایه و از پودر NiCrAlY به عنوان لایه میانی استفاده شد. سپس پوشش های تولیدی با استفاده از آزمون های متداول نظیر سختی سنجی، تخلخل سنجی، زبری سنجی، اکسیداسیون دمای بالا و سایش مورد ارزیابی قرار گرفت. الگوی پراش اشعه ایکس تهیه شده از نمونه ها نشان داد که اولاً پودر LaPO 4 ترکیب خود را در حین پاشش حرارتی حفظ کرده و ثانیاً پیک های مربوط به فاز مونوکلینیک YSZپس از انجام فرآیند پاشش حرارتی حذف شده و یا به شدت کاهش یافته است. بررسی های انجام گرفته توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از سطح مقطع پوشش ها قبل و بعد از انجام تست اکسیداسیون نشان داد که ضخامت لایه اکسید روینده حرارتی [2] (TGO) در پوشش های کامپوزیتی بیشتر از پوشش تک جزئی بوده است. علاوه بر این، بررسی های انجام گرفته نشان داد نرخ رشدTGO در هر سه پوشش ابتدا سریع بوده ولی با گذشت زمان کاهش می یابد. تصاویر SEM گرفته شده از سطح مقطع پوشش فوقانی نشان داد مقاومت به زینترینگ پوشش های کامپوزیتی به شکل چشم گیری بیشتر از پوشش تک جزئی بوده است. نتایج حاصل از آزمون سایش گلوله روی دیسک نشان داد که با اضافه شدن LaPO 4 مقاومت سایشی نمونه ها به شدت کاهش یافته و از مقدار سایش در گلوله آلومینایی به شکل چشمگیری کاسته شده است و بنابراین پوشش های مناسبی برای کاربرد های سایش پذیری هستند. واژگان کلیدی : پوشش سایش پذیر، سد حرارتی، زیرکونیای پایدار شده با ایتریا، فسفات لانتانیوم، پاشش پلاسمایی اتمسفری. [1] Yttria Stabilized Zirconia [2] Thermal Grown Oxide

ارتقاء امنیت وب با وف بومی