فهرست مطالب

علوم و مهندسی سطح ایران - پیاپی 53 (پاییز 1401)
  • پیاپی 53 (پاییز 1401)
  • تاریخ انتشار: 1402/02/09
  • تعداد عناوین: 4
|
  • سنتز و مشخصه یابی پوشش کامپوزیتی در سیستم Al-Fe2O3-Cr2O3-NiO اعمال شده به روش ترکیبی سنتز احتراقی و گریز از مرکز
    سعید سلطانی، مهدی کلانتر* صفحات 1-13

    در این مطالعه با استفاده از سیستم خود احتراقی آلومینوترمیک و دوران یک لوله توخالی از فولاد ساده کربنی (ایجاد نیروی گریز از مرکز)، پوششی از فولاد ضدزنگ بر سطوح داخلی لوله اعمال شد. ا در این راستا دو نمونه مخلوط های پودری به نسبت مورد نظر در سیستم های خود احتراقی آلومینوترمیک Cr2O3-NiO-Al-Fe2O3 و Al-Fe2O3-Cr2O3 نخست همگن سازی شده و سپس مورد فرآیند پوشش دهی به روش سنتز خود احتراقی گریز از مرکز قرار گرفت. قبل از پوشش دهی، به منظور پیش بینی دما و فعل انفعالات انجام شده نمونه های گفته شده آنالیز حرارتی قرار شدند. نتایج بدست آمده از آنالیز حرارتی نشان دهنده امکان شکل گیری فازهای آلومیناید آهن، فاز فلزی با ترکیب نزدیک به فولاد ضد زنگ) علاوه بر اکسید آلومینیم بود. نتایج آنالیز فازی و مشاهدات ریزساختاری نمونه های پوشش داده شده نشان دهنده شکل گیری پوشش کامپوزیتی دو لایه ای شامل فاز فلزی فولاد ضد زنگ با ترکیب شیمیایی Fe-19%Wt Cr-11%Wt Ni (مشابه فولاد ضد زنگ 304) به عنوان فاز زیرسطحی و فاز سرامیکی آلومینا به عنوان فاز روسطحی بود. در مواردی ترکیبات بین فلزی به عنوان لایه واسطه نیز شکل گرفته که تطابق این دوفاز فلزی و سرامیکی را افزایش داد. به دلیل حضور فاز سرامیکی و ترکیبات بین فلزی در پوشش سختی آن به مقادیر بالاتر از 1260 ویکرز رسید.

    کلیدواژگان: : آلومینوترمیک، پوشش کامپوزیتی، سنتز خوداحتراقی، فولاد ساده کربنی. گریز از مرکز
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • پوشش دهی آلومینایدی مجاری هواگذر پره توربین IN-738LC با قطر کمتر از 2 میلیمتر به روش دوغابی
    علی جوکار، سید محمدمهدی هادوی* صفحات 14-34

    برای کاهش دمای پره در زمان کارکرد توربین، مجاری هواگذر با قطرهای کوچک تعبیه می گردد. پوشش دهی این مجاری از حساسیت خاصی برخوردار است. روش دوغابی که در عین سادگی، بسیار کاربردی و عملیاتی است برای اعمال پوشش انتخاب شد. مواد اصلی تشکیل دهنده این دوغاب ها پودر فلزی، بایندر و حلال است. درصورت انتخاب درست این مواد و تولید دوغابی با ویکسوزیته مناسب می توان سطوح داخلی مجاری با قطر کم پره توربین را بدون بسته شدن مجاری با میکروساختار مورد نظر پوشش داد. در این پژوهش، از قطعه ریخته گری شده اینکونل 738LC به عنوان زیرلایه استفاده شد. سوراخ-هایی با قطر 1 تا 5/1 میلیمتر تعبیه گردید. از طرف دیگر با استفاده از مقادیر مشخصی از پودر آلومینیوم، سلولزاستات و استون، دوغابی با ویسکوزیته و ترشوندگی مناسب تهیه شد. سپس دوغاب به درون مجاری تزریق گردید. فرایند پوشش دهی در دو مرحله در دمای 850 و سپس 1100 درجه سانتیگراد در کوره تیوبی تحت اتمسفر محافظ آرگون صورت گرفت. بررسی های ریزساختاری پوشش با استفاده از میکروسکوپی الکترونی روبشی و پراش سنج پرتوی ایکس انجام شد. نتایج حاکی از آن است که پوشش آلومینایدی یکنواختی به ضخامت حدود 100 تا 120 میکرون تمام سطح سوراخ را پوشاند و فاز مطلوب β-NiAl تشکیل شد. این یکنواختی پوشش نشان می دهد که دوغاب از ترشوندگی مناسبی برخوردار بوده و همچنین گرانروی 20 ± 210 سانتی پوز (cp) می تواند بدون مسدودکردن، در مجاری حرکت کند.

    کلیدواژگان: پوشش دهی، دوغاب، آلومینیم دهی، پره توربین، مجاری هواگذر
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • مطالعه مکانیزم تخریب پوشش سد حرارتی تحت شوک گرمایی با اعمال گرادیان دمایی در ضخامت پوشش
    احسان صدری*، فخرالدین اشرفی زاده، عبدالمجید اسلامی، رئوف رحیم زاده صفحات 35-46

    خستگی حرارتی (عمر شوک گرمایی) پوشش های سد حرارتی در قطعات ناحیه داغ عامل کلیدی در عملکرد توربین های هوایی است و شبیه سازی عملی جهت مطالعه شرایط نزدیک به کارکرد واقعی این پوشش ها در توربین ضرورت می یابد. به این منظور در تحقیق حاضر با استفاده از شعله ی دستگاه برنر ریگ و اعمال سرمایش هم زمان از پشت زیرلایه همراه با سرمایش سریع در سیکل های زمانی ثابت، شرایط واقعی سیکل شوک گرمایی توربین های هوایی طراحی و اجرا شد. در این پژوهش از پوشش متداول سد حرارتی دو لایه شامل پوشش پیوندی فلزی NiCoCrAlY و پوشش رویی سرامیکی YSZ اعمال شده با روش پاشش پلاسمایی (APS) استفاده شد. ریزساختار پوشش ها بعد از 10 و 40 سیکل آزمون شوک گرمایی برای ارزیابی مکانیزم واقعی تخریب پوشش ها مورد بررسی قرارگرفت. نتایج حاکی از اثر تخریبی قابل توجه اکسیدهای بین لایه ای درون پوشش پیوندی با مورفولوژی صفحه ای است. این اکسیدها علاوه بر مصرف بیهوده آلومینیوم مورد نیاز برای محافظت پوشش در آلومینای فصل مشترک پوشش سرامیکی- پیوندی، موجب تشدید تنش های تخریبی در این فصل مشترک نیز می شوند. نقش راچتینگ پوشش در فصل مشترک پوشش سرامیکی و پوشش پیوندی بیش از ایر تنش های رشد هر دو نوع لایه اکسید حرارتی در فصل مشترک و بین لایه ای در خلال آزمون شوک گرمایی است.

    کلیدواژگان: شوک گرمایی، پوشش سد حرارتی، برنر ریگ، لایه اکسید حرارتی، راچتینگ
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • بررسی رفتار خوردگی پوشش سد حرارتی زیرکونیا - سریا - ایتریا - آلومینا - کاربید سیلیسیم در محیط سولفات سدیم - پنتا اکسید وانادیم (در معرض رسوب نمک Na2SO4-V2O5 در دمای 950 درجه سانتی گراد)
    مجید رحیمی، احمد کیوانی*، میلاد بهامیریان صفحات 47-58

    خوردگی داغ در محیط Na2SO4-V2O5 یکی از چالش های مهم در تخریب پوشش های سد حرارتی است. در این پژوهش پوشش CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC با هدف ارتقای مقاومت به خوردگی داغ پوشش های سد حرارتی بر پایه زیرکونیا از طریق جایگزینی CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC باCoNiCrAlY/CSZ ، به روش پاشش پلاسمای اتمسفری (APS) روی نمونه هایی از جنس سوپرآلیاژ پایه نیکل (IN738LC) اعمال شد. رفتار خوردگی داغ پوشش های اعمالی به روش سیکلی (با سیکل های 2 ساعته) با اعمال مخلوط نمک های Na2SO4-55 wt.% V2O5 روی نمونه ها و در دمای 950 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که پوشش CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC مقاومت به خوردگی داغ بهتری نسبت به پوشش CoNiCrAlY/CSZ دارد. بهبود مقاومت به خوردگی داغ حاصل شده بر حسب تفاوت در ریزساختار و تغییرات ریزساختاری صورت پذیرفته در مدت زمان آزمایش خوردگی داغ است. انجام استحاله زیرکونیای تتراگونال به مونوکلینیک و تشکیل کریستال های YVO4 و CeVO4 به عنوان محصولات خوردگی منجر به تخریب پوشش های سد حرارتی مورد بررسی شد.

    کلیدواژگان: پوشش سد حرارتی، پاشش پلاسمای اتمسفری، خوردگی داغ، CSZ Al2O3 SiC
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
|
  • Synthesis and characterization of composite coating in AlFe2O3-Cr2O3-NiO system applied by combined method of combustion and centrifugal synthesis
    Pages 1-13

    In this study, using aluminothermic auto-combustion system and rotation of a hollow tube of plain carbon steel (centrifugal force), a stainless steel coating was applied on the inner surfaces of the tube. In this regard, the homogenized samples of powder mixtures in the desired ratio in Al-Fe2O3-Cr2O3-NiO -and Al-Fe2O3 -Cr2O3 systems were subjected first, to thermal analysis and then, the centrifugal coating process. The results obtained from the thermal analysis indicated the possibility of the formation of iron aluminide and the metallic phase with composition approximately to stainless steel in addition to aluminum oxide. The results of phase analysis and microstructural observations of coated sample showed the formation of a two-layer composite coating including the metal phase of stainless steel with the chemical composition of Fe-19%Wt Cr11%Wt Ni (similar to stainless steel 304) as the underlying phase and alumina ceramic phase as the surface phase. In s ome cases, intermetallic compounds was also formed as an intermediary layer, which increased the compatibility of these two underlying and surface phases of metal and ceramic. Due to the presence of ceramic phase and intermetallic compounds in the coating, its hardness reached values higher than 1260 HV.

    Keywords: Aluminothermic, composite coating, self-combustion synthesis, plain carbon steel. Centrifugal method
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Thermal shock failure mechanism of thermal barrier coating with thermal gradient across the coating
    Pages 35-46

    Thermal fatigue (thermal shock lifetime) of thermal barrier coatings is considered a key factor in performance of aero gas turbines and, thus, there is a need to simulate and perform thermal shock tests with near-actual operation in turbines. By using burner rig tests, for applying the simultaneous cooling from backside of the substrate along with cooling shocks at constant periods, the practical thermal shock conditions in aero turbines were designed and applied. In this research, two-layer conventional TBC with APS NiCoCrAlY bondcoat (BC) and APS YSZ topcoat (TC) were studied. The microstructure of coatings after 10 and 40 thermal shock cycles were evaluated for failure analysis. The interlamellar TGO with planar morpholohgy revealed detrimental effects on protection performance of BCs. Actually, the non-beneficial consumption of aluminum not only limits the oxidation protection of the bondcoat, but also the interlamellar APS-TGO intensified the harmful stresses at the TC/BC interface. The detrimental effects of Ratcheting at BC and TGO surfaces were higher than the stresses from growth of both interlamellar and interfacial TGOs at thermal shock performance of the coating.

    Keywords: Thermal shock, Thermal barrier coating, Burner rig, Thermally grown oxide (TGO), Thermal gradient, Ratcheting
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Investigation of corrosion behavior of ZrO2-CeO2-Y2O3-Al2O3-SiC thermal barrier coating in Na2SO4-V2O5 environment at 950 °C
    M. Rahimi, A. Keyvani, M. Bahamirian Pages 47-58

    Hot corrosion in Na2SO4-V2O5 environment has been regarded as a major challenge in the destruction of thermal barrier coatings (TBCs). The present study introduces a CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC TBC with enhanced resistance to hot corrosion compared to the CSZ. CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC and CoNiCrAlY/CSZ were applied on CoNiCrAlY, as a bond coat to nickel-based superalloy (IN738LC) using the atmospheric plasma spray (APS) technique. Hot corrosion behavior of TBCs was investigated in a cyclic approach (2 hours for each cycle) using Na2SO4-55 wt.% V2O5 salts at 950°C. The findings showed the higher hot corrosion resistance of CoNiCrAlY/CSZ+Al2O3+SiC TBC compared to CoNiCrAlY/CSZ coating system. The transformation of tetragonal zirconia to monoclinic ZrO2 and formation of YVO4 and CeVO4 crystals as hot corrosion products led to the degradation of the mentioned TBCs.

    Keywords: Thermal barrier coating, Atmospheric plasma spray, Hot corrosion, CSZ, Al2O3, SiC
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian