Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Monir-vaghefi
سيدمحمود منيرواقفي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hassan Heydari
حسن حيدري

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
چکيده در تحقيق حاضر پوشش کامپوزيتي Ni-P-CoNiCrAlY با استفاده از روش الکترولس بر روي فولاد زنگ نزن آستنيتي 310 AISI توليد گرديد و تاثير متغيرهاي حمام پوشش‌دهي مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بررسي اثر pH محلول، از دو نوع حمام الکترولس با درصد فسفر کم (7/6pH=) و درصد فسفر بالا (7/4pH=) استفاده گرديد. جهت بررسي تاثير غلظت پودر در حمام الکترولس، ذرات CoNiCrAlY با اندازه تقريبي µm 45-15 و در مقادير 0، 1، 2، 3 و g/l 4 به حمام پوشش‌دهي افزوده گرديد. مطالعات متالوگرافي توسط ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي بر روي مورفولوژي سطحي پوشش‌ها صورت گرفت. ضخامت ماتريس نيکل-فسفر و همچنين درصد حجمي ذرات رسوب کرده در پوشش کامپوزيتي توسط نرم‌افزار آناليز تصوير ImageJ براي هر نمونه محاسبه گرديد. در هر pH، با افزايش غلظت ذرات در حمام، درصد حجمي ذرات در پوشش کامپوزيتي نيز افزايش نشان داد و در تمامي غلظت‌ها، مقدار ذرات هم‌رسوبي در 7/4pH=، بيشتر از مقدار آن در غلظت مشابه و در 7/6pH= بوده است. نتايج نشان داد که در 7/6pH=، غلظت بهينه ذرات در حمام پوشش‌دهي برابر g/l 3 مي‌باشد. در اين پوشش، غلظت ذرات در پوشش کامپوزيتي 7/51 درصد حجمي و ضخامت ماتريس نيکل-فسفر رسوب کرده برابر با 9/5 ميکرومتر تعيين شد. طبق محاسبات مشابه براي پوشش‌هاي توليدي در 7/4pH=، غلظت بهينه ذرات g/l 2 بدست آمد. درصد حجمي ذرات هم‌رسوبي 8/42 و ضخامت رسوب نيکل-فسفر 6/4 ميکرومتر تعيين گرديد. از زبري‌سنج سوزني براي تعيين پروفيل سطحي پوشش‌ها استفاده شد. نتايج نشان داد که با افزايش غلظت ذرات در حمام پوشش‌دهي، زبري سطح نمونه‌ها نيز افزايش مي‌يابد. به علت نرخ رسوب بيشتر ذرات در 7/4pH=، زبري سطح پوشش‌هاي توليد شده در اين pH در کليه غلظت‌هاي ذره در حمام، نسبت به 7/6pH= بيشتر است. مقاومت به اکسيداسيون پوشش‌ها توسط آزمايش اکسيداسيون سيکلي در دماي C°900 و به مدت 50 ساعت در کوره مقاومتي ارزيابي شد. پس از هر سيکل به مدت 5 ساعت، نمونه‌ها از کوره خارج شده و پس از سرد شدن تا دماي محيط، با ترازوي ديجيتال بطور دقيق وزن شدند. منحني تغييرات وزن به ازاي سطح پوشش‌ها در هر دو pH، مقاومت به اکسيداسيون بهتر نمونه‌هاي با غلظت بهينه ذرات در حمام را نسبت به ساير پوشش‌ها نشان داد. به منظور بررسي مقاومت به خوردگي داغ پوشش‌ها، سطح هر نمونه با مخلوط نمک (Na 2 SO 4 +25 wt. % NaCl) پوشانده شد و در دماي C°900 و به مدت 50 ساعت در کوره قرار داده شد. پس از هر سيکل به مدت 5 ساعت، تغييرات وزن به ازاي سطح هر نمونه به طور دقيق محاسبه گرديد. نتايج اين آزمايش نيز مقاومت به خوردگي داغ بهتر پوشش‌هاي با غلظت بهينه ذرات در هر pH، نسبت به ساير پوشش‌هاي توليد شده در آن pH را نشان داد. کلمات کليدي پوشش MCrAlY، الکترولس کامپوزيتي، اکسيداسيون دما بالا، خوردگي داغ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی