Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Monir-vaghefi
سیدمحمود منیرواقفی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hassan Heydari
حسن حیدری

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Production and characterization of Ni-P-MCrAlY composite coating for gas turbine blades
In current research, Ni-P-CoNiCrAlY composite coating is produced by electroless method on AISI 310 austenitic stainless steel and the effect of variables of coating bath is studied. For this aim, two types of electroless bath, with low phosphorous (pH= 6.7) and high phosphorous content (pH= 4.7) is used. Also, to study the effect of powder concentration in electroless bath, CoNiCrAlY particles has been added to the coating bath by the values of 0, 1, 2, 3 and 4 g/l. furthermore, Characteristics of the coatings were investigated by optical microscope, scanning electron microscope, XRD and EDS analysis. For each samples, the thickness of nickel-phosphorus matrix and the volume fraction of deposited particles in composite coating is determined by ImageJ software. In each pH, by increasing the particle concentration in bath, volume fraction of particles in composite coating increased, and in all concentrations, amount of co-deposition particles in pH=4.7 is more than pH=6.7 in similar concentration. Results showed that, in pH=6.7, optimal concentration of particle in coating bath is equal to 3 g/l. According to the same calculations for produced coatings in pH=4.7, optimal concentration of particle was obtained equal to 2 g/l. Stylus type profilometer is used for determining surface profile of coatings. Obtained results of roughness measurement showed that by increasing particle concentration in coating bath, surface roughness increases. Due to the higher deposition rate in pH=4.7, surface roughness of produced coating for all particle concentration in bath is more than pH=6.7. The cyclic oxidation resistance of coatings was evaluated in 900 °C during 50 hours. After each 5 hour cycle, samples were brought out from furnace and weighed by digital scale precisely. Weight changes curve for coatings surface indicates that in both pH, samples with optimal particle concentration in bath, showed a better oxidation resistance than other coatings. In order to study hot corrosion resistance of coatings, each sample surface was covered by the salts mixture (Na 2 SO 4 -25 wt. % NaCl) and were put in furnace for 50 hours in 900 °C. After each 5 hour cycle, weigh changes of each sample were determined precisely. Also in this case, coatings with optimal particle concentration in both pH, showed a better hot corrosion resistance than other produced coatings in the same pH. Keywords: MCrAlY coating, Electroless composite coating, Oxidation, Hot corrosion
در تحقیق حاضر پوشش کامپوزیتی Ni-P-CoNiCrAlY با استفاده از روش الکترولس بر روی فولاد زنگ نزن آستنیتی 310 AISI تولید گردید و تاثیر متغیرهای حمام پوشش‌دهی مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی اثر pH محلول، از دو نوع حمام الکترولس با درصد فسفر کم (7/6pH=) و درصد فسفر بالا (7/4pH=) استفاده گردید. جهت بررسی تاثیر غلظت پودر در حمام الکترولس، ذرات CoNiCrAlY با اندازه تقریبی µm 45-15 و در مقادیر 0، 1، 2، 3 و g/l 4 به حمام پوشش‌دهی افزوده گردید. مطالعات متالوگرافی توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بر روی مورفولوژی سطحی پوشش‌ها صورت گرفت. ضخامت ماتریس نیکل-فسفر و همچنین درصد حجمی ذرات رسوب کرده در پوشش کامپوزیتی توسط نرم‌افزار آنالیز تصویر ImageJ برای هر نمونه محاسبه گردید. در هر pH، با افزایش غلظت ذرات در حمام، درصد حجمی ذرات در پوشش کامپوزیتی نیز افزایش نشان داد و در تمامی غلظت‌ها، مقدار ذرات هم‌رسوبی در 7/4pH=، بیشتر از مقدار آن در غلظت مشابه و در 7/6pH= بوده است. نتایج نشان داد که در 7/6pH=، غلظت بهینه ذرات در حمام پوشش‌دهی برابر g/l 3 می‌باشد. در این پوشش، غلظت ذرات در پوشش کامپوزیتی 7/51 درصد حجمی و ضخامت ماتریس نیکل-فسفر رسوب کرده برابر با 9/5 میکرومتر تعیین شد. طبق محاسبات مشابه برای پوشش‌های تولیدی در 7/4pH=، غلظت بهینه ذرات g/l 2 بدست آمد. درصد حجمی ذرات هم‌رسوبی 8/42 و ضخامت رسوب نیکل-فسفر 6/4 میکرومتر تعیین گردید. از زبری‌سنج سوزنی برای تعیین پروفیل سطحی پوشش‌ها استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت ذرات در حمام پوشش‌دهی، زبری سطح نمونه‌ها نیز افزایش می‌یابد. به علت نرخ رسوب بیشتر ذرات در 7/4pH=، زبری سطح پوشش‌های تولید شده در این pH در کلیه غلظت‌های ذره در حمام، نسبت به 7/6pH= بیشتر است. مقاومت به اکسیداسیون پوشش‌ها توسط آزمایش اکسیداسیون سیکلی در دمای C°900 و به مدت 50 ساعت در کوره مقاومتی ارزیابی شد. پس از هر سیکل به مدت 5 ساعت، نمونه‌ها از کوره خارج شده و پس از سرد شدن تا دمای محیط، با ترازوی دیجیتال بطور دقیق وزن شدند. منحنی تغییرات وزن به ازای سطح پوشش‌ها در هر دو pH، مقاومت به اکسیداسیون بهتر نمونه‌های با غلظت بهینه ذرات در حمام را نسبت به سایر پوشش‌ها نشان داد. به منظور بررسی مقاومت به خوردگی داغ پوشش‌ها، سطح هر نمونه با مخلوط نمک (Na 2 SO 4 +25 wt. % NaCl) پوشانده شد و در دمای C°900 و به مدت 50 ساعت در کوره قرار داده شد. پس از هر سیکل به مدت 5 ساعت، تغییرات وزن به ازای سطح هر نمونه به طور دقیق محاسبه گردید. نتایج این آزمایش نیز مقاومت به خوردگی داغ بهتر پوشش‌های با غلظت بهینه ذرات در هر pH، نسبت به سایر پوشش‌های تولید شده در آن pH را نشان داد. کلمات کلیدی پوشش MCrAlY، الکترولس کامپوزیتی، اکسیداسیون دما بالا، خوردگی داغ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی