Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salehi,Abbas Najafi-zadeh
مهدی صالحی (استاد راهنما) عباس نجفی زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Arman Dadashzadeh
آرمان داداش زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Ceramic Coating of Polymer Matrix Composite by Thermal Spray Process
Thermal spray coating was applied onto fiber reinforced epoxy composite substrates in order to protect the material from erosion and thermal degradation. The coating process was done by applying monolithic and composite Al based bond coats and Nickel based interlayers by Air Plasma Spray system. Finally, YSZ ceramic top coat layer deposited by APS. Consequently, the effects of surface roughness and volume fraction of reinforcements in composite bond coat layer on coating adhesion strengths was evaluated. During sand blasting process, it was found that there is an optimum surface roughness to gain maximum adhesion strength. This condition can be achieved by proper combination of erodent particles size and blasting pressure. Also it seen that it is necessary to deposit a bond coat of low melting point material before spraying ceramic coating on epoxy based composite. By this way thermal decomposition of polymer material at substrate surface during spraying can be avoided and coating process can be done successfully. Since negative effects of residual stress on coating properties, gradient of thermal expansion must be controlled through coating thickness. Thus a composite bond coat used instead monolithic one and effect of reinforcement volume fraction evaluated; also to control Coefficient of thermal expansion mismatch between top coat and bond coat, two nickel based interlayers were applied between them. Thickness and combination of these two interlayers was selected based on literatures. Finally, coated and uncoated substrate materials were tested against erosion and thermal degradation. Erosion test done at worse condition for thermally sprayed coatings, hardest erodent particles with angular shape was selected. Results shown that Ni based interlayer as top coat can cause more erosion protection than Bond coat and ceramic top coat materials. Also Ni base coated composite show material loss less than two folds than uncoated substrates. Ceramic top coat lead to decrease in material mass loss due to thermal degradation more than two folds in comparison with uncoated epoxy composite. Also presence of ceramic coating at surface of polymer composite lead to decrease in experienced temperature by composite material up to 75 degrees. Keywords : Thermal Spray, Polymer Matrix Composite, Air Plasma Spray, Thermal Barrier Coating
هدف از این پژوهش اعمال پوشش سرامیکی بر زیرلایه از جنس کامپوزیت زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن و شیشه با استفاده از روش پاشش حرارتی بود. علت نیاز به انجام چنیین کاری محدودیت مقاومت سطحی کامپوزیت های زمینه پلیمری در برابر آسیب های ناشی از فرسایش و گرما از یک سو و گرایش به افزایش محدوده کاری این مواد از سوی دیگر است. کامپوزیت های زمینه پلیمری با وجود خواص مکانیکی ویژه مطلوبشان از نظر مقاومت سطحی در برابر گرما و فرسایش آسیب پذیرند. در جهت رفع این محدودیت ها،. در این تحقیق با استفاده از کارهای پیشین و آزمودن روش ها و مواد گوناگون ، پارامترهای مناسب خشن پاشی ، جنس، تعداد و ضخامت لایه ها تعیین شدند. دیده شد که برای داشتن چسبندگی بهینه باید از ترکیب مناسب اندازه ذرات و فشار خشن پاشی استفاده شود. همچنین دیده شد که برای اعمال پوشش نهایی سرامیکی ابتدا باید از یک پوشش پیوندی با نقطه ذوب اندک بر سطح زیرلایه استفاده کرد. استفاده از لایه های میانی در جهت کاهش شیب سختی و ضریب انبساط گرمایی در ضخامت پوشش انجام شد و در نهایت لایه نهایی سرامیکی با روش پاشش پلاسمایی بر سطح کامپوزیت های زمینه اپوکسی اعمال شد و مورد بررسی قرار گرفت. آزمون های فرسایش و مقاومت به گرمای انجام شده نشان دادند که بهتربن مقاومت به فرسایش با استفاده از پوشش NiCrAlY بدست آمد و این پوشش توانست کاهش حجم مواد زیرلایه در اثر فرسایش را تا بیش از 5 برابر کاهش دهد، همچنین بررسی های کاهش وزن و اندازه گیری دمای سطح برای نمونه با پوشش سرامیکی YSZ و مقایسه آن با کامپوزیت بدون پوشش نشان داد که حضور لایه سرامیکی در سطح موجب افت 5/2 برابری کاهش وزن در اثر گرما برای پلیمر شده بود. همچنین این پوشش موجب شده بود تا دمای سطح زیرلایه در تماس با سطح داغ با دمای ثابت کاهش 75 درجه ای داشته باشد. از این رو می توان گفت که پوشش های اعمال شده توانسته اند محدوده کاری کامپوزیت زیرلایه را تا مقادیر قابل توجهی افزایش دهند. کلمات کلیدی: کامپوزیت زمینه پلیمری، اپوکسی، پاشش حرارتی، فرسایش، مقاومت به گرما.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی