Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Edris
حسين ادريس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad reza Loghman estarki
محمد رضا لقمان استرکي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Synthesis and characterization of nanostructured scandia- yttria stabilized zirconia powder for thermal barrier coatings
Recently, nanostructured thermal barrier coatings, due to the extraordinary properties, have attracted much attention. This coating, due to better efficiency and lifetime compared to conventional coatings, has been developed. It was well known that conventional thermal barrier systems based on YSZ have two major problems, the hot corrosion resistance was low and have unstable phase at very high temperatures (over 1200 °C). Therefore, improving the hot corrosion resistance and thermal stability of YSZ systems, to develop applications, is a critical parameter. However, numerous efforts has been done to improve the hot corrosion resistance and thermal stability of thermal barrier coatings. Recently, using a combination of several stabilizers to achieve sustainable properties and better thermal barrier coatings life time has been considered by researchers. Research has shown that the microsized SYSZ plasma spray coatings, have more thermal stability and hot corrosion resistance than YSZ and ScSZ, but so far no research has been done on SYSZ nanocoating. In this research, SYSZ nanopowder was synthesized by the modified sol–gel method; then as-prepared nanopowder was agglomerated with spray drying method. The SYSZ nanostructured thermal barrier coatings was prepared by plasma spraying method and coating properties such as microstructure, adhesion strength, high temperature phase stability, thermal insulation capacity, thermal diffusitivity, hot corrosion and thermal shock resistance, were evaluated and compared with conventional YSZ coatings. Transmission electron microscopy images showed that the average SYSZ particle size was equal to 17±3 nm. The results showed that SYSZ nanocoating have better thermal iulation (?T=92 °C), high temperature phase stability (up to 1400 °C) and hot corrosion resistance (degradation time equal to 300 h) than conventional YSZ coating (?T=72 °C, T instability =1200 °C and t degradation =18 h, respectively). Thus, SYSZ nanocoating can be used as a promissing alternative thermal barrier coatings for gas turbine
چکيده به تازگي، پوشش هاي سد حرارتي نانوساختار به خاطر خواص ويژه آن ها توجه زيادي را به خود جلب کرده اند. اين پوشش ها به علت کارايي و طول عمر بهتر نسبت به پوشش هاي مرسوم، توسعه يافته اند. دو مشکل عمده سيستم هاي متداول سد حرارتي بر پايه [1] YSZ، مقاومت به خوردگي داغ کم و ناپايداري فازي در دماهاي خيلي بالا (بالاي C ° 1200) مي باشد. بنابراين، بهبود مقاومت به خوردگي داغ و پايداري فازي سيستم هاي سد حرارتي به منظور توسعه کاربرد آن ها، يک پارامتر بحراني است. تلاش هاي فراواني به منظور بهبود مقاومت به خوردگي داغ پوشش هاي سد حرارتي انجام گرفته است. به‌تازگي، استفاده از ترکيب چند پايدار کننده براي دست يابي به خواص بهتر و طول عمر بيشتر پوشش سد حرارتي مورد توجه محققان قرار گرفته است. تحقيقات نشان داده است که پوشش پاشش پلاسمايي شده SYSZ ميکروساختار، پايداري حرارتي و مقاومت به خوردگي داغ بيشتري نسبت بهYSZ و ScSZ [2] دارد، ولي تاکنون پژوهشي در مورد ارزيابي خواص پوشش سد حرارتي SYSZ نانوساختار انجام نشده است. در اين پژوهش، ابتدا نانوپودر SYSZ به روش سل-ژل اصلاح شده ساخته شد؛ سپس نانوپودرهاي تهيه شده به روش پاشش خشک گرانوله شد. پوشش سد حرارتي SYSZ نانوساختار به روش پاشش پلاسمايي تهيه شده و خواص پوشش از قبيل ريزساختار، استحکام چسبندگي، پايداري فاز دما بالا، ظرفيت عايق سازي حرارتي، مقاومت به شوک هاي حرارتي، نفوذپذيري حرارتي و مقاومت به خوردگي داغ، بررسي شد. الگوي پراش پرتو ايکس و آناليز رامان، تتراگونال بودن محصولات (نانوپودر، نانوگرانول و نانوپوشش SYSZ) را تاييد کرد. تصاوير ميکروسکوپ الکتروني عبوري نشان داد که متوسط اندازه نانوذرات به دست آمده به روش سل-ژل اصلاح شده برابر با nm 3 ± 17 است. آزمون خوردگي داغ پوشش SYSZ نانوساختار توليد شده، مقاومت به خوردگي داغ بسيار بهتر (زمان تخريب برابر با h 300) از پوشش YSZ (زمان تخريب = h 18) نشان داد. هم چنين، آزمون پايداري فاز دما بالا (h 24 /C ° 1400)، نشان داد که اين پوشش، هيچ‌گونه استحاله فازي در اين دما ندارد. ظرفيت عايق سازي حرارتي پوشش SYSZ نانوساختار (C ° 92 T=? )، نيز بيشتر از پوشش هاي YSZ ميکروساختار (C ° 72 T=?) بود. بنابراين، اين پوشش مي تواند به عنوان گزينه اميدوارکننده براي پوشش هاي سد حرارتي توربين هاي گازي مورد استفاده قرار گيرد. کلمات کليدي: پوشش سد حرارتي نانوساختار، روش پچيني، پاشش پلاسمايي، پاشش خشک، نانوگرانول، زيرکونياي پايدار شده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی