بررسی و مقایسه رفتار شوک حرارتی پوشش سد حرارتی نانوساختار و میکرونی YSZ اعمال شده به روش پاشش پلاسما

در این پژوهش پوشش های نانوساختار و میکرونی زیرکونیایی بر روی زیرلایه های سوپر آلیاژ پایه نیکل پوشش داده شده با MCrAlY به روش پاشش پلاسما اعمال شدند. آزمایش شوک حرارتی روی نمونه ها به صورت گرم کردن نمونه ها در کوره تا دمای 1200 درجه سانتیگراد و سرد کردن سریع در آب 25 درجه سانتیگراد انجام پذیرفت. برای بررسی ریزساختار و تغییرات فازی از میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش اشعه ایکس استفاده شد. نتایج طول عمر نمونه ها در سیکل های حرارتی نشان داد که تعداد سیکل تا تخریب برای پوشش های نانوساختار 38% بیشتر از پوشش های میکرونی است. همچنین بررسی سطح مقطع نمونه های آزمایشی نشان داد که تخریب در نمونه های نانوساختار در نواحی اطراف فصل مشترک پوشش سرامیکی و لایه MCrAlY رخ داده است و تخریب در پوشش های میکرونی علاوه بر نواحی اطراف فصل مشترک به صورت ترک های عمیق عمودی در لایه سرامیکی نیز مشاهده شد. بررسی فازی انجام شده بعد از آزمون شوک حرارتی نشان داد که هر دو پوشش نانوساختار و میکرونی دچار تغییر فاز نشده اند. همچنین تصاویر میکروسکوپی نشان داد که توزیع تخلخل ها در پوشش میکرونی نسبت به پوشش نانوساختار ناهمگن تر است. به منظور بررسی صحت نتایج تجربی از مدل سازی به روش اجزاء محدود استفاده شد. به کمک مدل سازی مشخص شد که تنش حرارتی ایجاد شده در پوشش نانوساختار MPa 70 کمتر از پوشش میکرونی است.