Skip to main content
SUPERVISOR
Fatemeh Davar,Morteza Shamanian esfahani,Mehdi Salehi
فاطمه داور (استاد مشاور) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) مهدي صالحي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Hajian Foroushani
محسن حاجيان فروشاني

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.
چکيده در اين پژوهش به منظور بهبود رفتار سايش پذيري پوشش زيرکونياي پايدار شده با ايتريا [1] (YSZ)، فسفات لانتانيوم با ترکيب LaPO 4 در مقادير 10 و20 درصد وزني به پوشش اضافه شد. به اين منظور پودر فسفات لانتانيوم به وسيله واکنش اکسيد لانتانيوم و اسيد فسفريک توليد شد. به منظور کاهش اندازه ذرات فسفات لانتانيوم تا محدوده مناسب جهت پاشش حرارتي، پودرهاي توليد شده بوسيله آسياب کاري مکانيکي به مدت زمان 15 دقيقه آسياب کاري شدند. سپس پودر فسفات لانتانيوم با پودر YSZ تجاري به مدت 4 ساعت درون آسياب بدون گلوله مخلوط شدند. به منظور تعيين پارامترهاي مناسب جهت پاشش حرارتي، از روش طراحي آزمايش فول فاکتوريل و به کارگيري روش سطح پاسخ استفاده شد. نتايج حاصل از طراحي آزمايش نشان داد جريان الکتريکي مهم ترين پارامتر موثر بر مقدار تخلخل پوشش است. در فرآيند پاشش حرارتي از سوپرآلياژ اينکونل 718 به عنوان زيرلايه و از پودر NiCrAlY به عنوان لايه مياني استفاده شد. سپس پوشش هاي توليدي با استفاده از آزمون هاي متداول نظير سختي سنجي، تخلخل سنجي، زبري سنجي، اکسيداسيون دماي بالا و سايش مورد ارزيابي قرار گرفت. الگوي پراش اشعه ايکس تهيه شده از نمونه ها نشان داد که اولاً پودر LaPO 4 ترکيب خود را در حين پاشش حرارتي حفظ کرده و ثانياً پيک هاي مربوط به فاز مونوکلينيک YSZپس از انجام فرآيند پاشش حرارتي حذف شده و يا به شدت کاهش يافته است. بررسي هاي انجام گرفته توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) از سطح مقطع پوشش ها قبل و بعد از انجام تست اکسيداسيون نشان داد که ضخامت لايه اکسيد روينده حرارتي [2] (TGO) در پوشش هاي کامپوزيتي بيشتر از پوشش تک جزئي بوده است. علاوه بر اين، بررسي هاي انجام گرفته نشان داد نرخ رشدTGO در هر سه پوشش ابتدا سريع بوده ولي با گذشت زمان کاهش مي يابد. تصاوير SEM گرفته شده از سطح مقطع پوشش فوقاني نشان داد مقاومت به زينترينگ پوشش هاي کامپوزيتي به شکل چشم گيري بيشتر از پوشش تک جزئي بوده است. نتايج حاصل از آزمون سايش گلوله روي ديسک نشان داد که با اضافه شدن LaPO 4 مقاومت سايشي نمونه ها به شدت کاهش يافته و از مقدار سايش در گلوله آلومينايي به شکل چشمگيري کاسته شده است و بنابراين پوشش هاي مناسبي براي کاربرد هاي سايش پذيري هستند. واژگان کليدي : پوشش سايش پذير، سد حرارتي، زيرکونياي پايدار شده با ايتريا، فسفات لانتانيوم، پاشش پلاسمايي اتمسفري. [1] Yttria Stabilized Zirconia [2] Thermal Grown Oxide

ارتقاء امنیت وب با وف بومی