شماره راهنما :
1129 دكتري
پديد آورنده :
عابدي، حميدرضا
عنوان :
مشخصه يابي پوشش هاي سد حرارتي ايجاد شده به روش پاشش حرارتي روي كامپوزيت پليمري با زمينه ترموست BMI و تقويت شده با الياف كربن
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
بيست، ۱۶۸ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مهدي صالحي، علي شفيعي
توصيفگر ها :
پوشش سد حرارتي , كامپوزيت زمينه پليمري , مقاومت اكسيداسيون حرارتي , استحكام چسبندگي , مقاومت حرارتي
استاد داور :
داخلي: حسين ادريس، حميدرضا سليمي جزي; خارجي: بهنام لطفي
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/11/24
كد ايرانداك :
ID1129 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده هدف از اين پروژه افزايش مقاومت به اكسيداسيون حرارتي و دماي كاري كامپوزيت زمينه پليمري با زمينه پليمر ترموست BMI و تقويت كننده الياف كربن با ايجاد پوشش سد حرارتي رسوب يافته با استفاده از روش پاشش حرارتي ميباشد دو سيستم پوشش سد حرارتي دو اليهاي با اليه فوقاني مواليت و سه اليهاي با اليه مياني NiCrAlY و اليه فوقاني YSZ توسط روش پاشش پالسمايي در هوا و اليههاي پيوندي روي آلومينيوم برنز قلع و برنز آلومينيوم توسط پاشش شعله اي سيمي رسوب داده شدند ساختار مولكولي ريزساختار خواص مكانيكي و حرارتي زيراليه پوشش هاي پيوندي و سد حرارتي با استفاده از آزمونهاي آناليز حرارتي افتراقي DTA آناليز توزين حرارتي TGA طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز FTIR ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM طيف سنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس EDS پراش پرتو ايكس XRD آناليز ليزر فالش LFA ميكروسختي زبري سنجي استحكام چسبندگي كششي TAT شوك حرارتي هم دما و شوك حرارتي تحت شيب دمايي تند مورد ارزيابي قرارگرفت همچنين از آنالبز المان محدود FEM توسط نرم افزار آباكوس به منظور تخمين توزيع تنش هاي حرارتي در سيستمهاي سد حرارتي طي آزمونهاي شوك حرارتي استفاده شد نتايج نشان داد كه رسوب اليه پيوندي توسط فرايند پاشش حرارتي پالسمايي منجر به ايجاد آسيب حرارتي شديد به زيراليه و تغيير ساختار مولكولي پليمر زيراليه و ايجاد حفرات و جدايش در فصل مشترك پوشش زيراليه ميشود در مقابل اليههاي پيوندي رسوب داده شده با روش پاشش شعله اي سيمي با ايجاد فصل مشترك چسبان و فاقد حفرات و ترك استحكام چسبندگي باالتري را از خود نشان دادند رسوب اليه فوقاني در هر دو سيستم پوششي بدليل افزايش تنشهاي پسماند كششي در پوشش منجر به كاهش استحكام چسبندگي پوشش به زيراليه شد نتايج آزمون شوك حرارتي هم دما نشان داد كه سيستمهاي سد حرارتي با اليه پيوندي برنز قلع بدليل ضريب انبساط حرارتي CTE نزديكتر به زيراليه بيشترين مقاومت به شوك حرارتي را از خود نشان ميدهد بررسي نمونهها پس از آزمون شوك حرارتي نشان داد كه مكانيزم تخريب شامل جدايش از فصل مشترك پوشش زيراليه بدليل اثر همزمان تنشهاي عدم انطباق حرارتي و اكسيداسيون اليه پيوندي ميباشد مقايسه دو سيستم پوشش سد حرارتي با ضخامت اليه فوقاني 331 ميكرون نشان داد كه سيستم پوشش سد حرارتي سه اليه اي مقاومت به شوك حرارتي بيشتر 5 1 برابر باالتر و هدايت حرارتي بسيار كمتر يك چهارم برابر در مقايسه با سيستم پوشش سد حرارتي دو اليهاي دارد آناليز المان محدود نشان داد سطح تنش پسماند كششي حرارتي در اليه پيوندي و شيب تغييرات تنش پسماند در فصل مشتركها در حين سيكلهاي شوك حرارتي در سيستم پوششي سه اليهاي كمتر مي باشد با افزايش ضخامت اليه فوقاني در هر دو سيستم تا 331 ميكرون استحكام چسبندگي كاهش و مقاومت به شوك حرارتي افزايش يافت بررسي مقاومت به شوك حرارتي تحت شيب دمايي تند در سيستم پوشش سد حرارتي سه اليهاي نشان داد كه با افزايش دماي سطح پوشش از 133 C به 153 C عمر پوشش به شدت كاهش مييابد و نرخ كاهش عمر پوشش با افزايش دماي سطح پوشش بطور چشمگيري افزايش يافت نتايج نشان داد كه مكانيزم تخريب شامل جدايش پوشش از فصل مشترك پوشش زيراليه بوده كه دليل آن را ميتوان ناشي از شيب تنشي شديد در اين فصل مشترك دانست كلمات كليدي پوشش سد حرارتي كامپوزيت زمينه پليمري مقاومت اكسيداسيون حرارتي استحكام چسبندگي مقاومت حرارتي
چكيده انگليسي :
169AbstractIn this study thermal barrier coatings TBC were fabricated onto carbon fiber reinforcedbismaleimide BMI matrix composite by thermal spray process to evaluate thermal oxidationresistance and working temperature of TBC systems To this purpose double layer coating systemscomposed of different bond coats Zn Al Cu 8Al and Cu 6Sn with mullite top coats and triple layercoating systems with Zn and Cu 6Sn bond coats NiCrAlY intermediate layer and YSZ top coat weredeposited onto polymeric substrate The microstructural mechanical and thermal properties of theTBC systems were evaluated through differential thermal analysis DTA thermo gravimetricanalysis TGA Fourier transform infrared spectroscopy FTIR x ray diffraction XRD scanningelectron microscopy SEM energy dispersive x ray spectroscopy EDS tensile adhesion strengthtest TAT micro hardness test roughness measurement laser flash analysis LFA isothermalthermal shock test and thermal gradient test In addition finite element method FEM was used toestimate thermal stresses produced during thermal shock and thermal gradient tests The resultsshowed that use of plasma spray process for deposition of bonding layers results in severe thermaldamage to the polymeric substrate On the other hand flame sprayed bonding layers showed coherentand clean substrate coating interfaces Tensile adhesion test indicated that adhesion strength values ofthe bonded substrates decrease after top coat deposition TBC systems with the Cu 6Sn bond coatexhibited the best thermal shock resistance attributed to its lower difference in CTE with the polymericsubstrate It was inferred that thermal mismatch stresses and oxidation of the bond coats were the mainfactors causing failure in the thermal shock test The comparison of double layer and triple layer TBCsystems showed that thermal shock resistance of the triple layer coated sample was 1 5 fold greaterthan that of the double layer coated sample which can be due to the existence of an oxidation resistantlayer of NiCrAlY and smaller differences in the coefficients of thermal expansion between coatinglayers in the triple layer coating system Finite element analysis showed lower level of tensile residualstress within bonding layers and mild thermal stress gradient across the coating thickness for triplelayer TBC during thermal shock test Investigation of TBC systems with different top coat thicknessesof ceramic top coat showed that increase of top coat thickness results in decreasing the adhesionstrength value Contrarily thermal shock resistance of the coated samples enhanced with increase inthickness of ceramic coating Thermal gradient cycling test at the coating surface temperature between300 C to 450 C showed that the increase of surface temperature is followed by the significantdecrease of TBC lifetime The failure mode was the crack formation and delamination at the bondcoat substrate interface because of sharp stress gradient across this interface Keywords Thermal barrier coating Polymer matrix composite Thermal oxidation resistance Adhesion strength Thermal shock resistance
استاد راهنما :
مهدي صالحي، علي شفيعي
استاد داور :
داخلي: حسين ادريس، حميدرضا سليمي جزي; خارجي: بهنام لطفي
