توصيفگر ها :
پوشش هاي سد حرارتي ضخيم , توربين گازي , ترك هاي عمودي , شكست پوشش سد حرارتي , تف جوشي پوشش سد حرارتي , مدول يانگ پوشش سد حرارتي
چكيده فارسي :
پوشش¬هاي سد حرارتي شامل يك پوشش چندلايه است كه بالاترين لايه عايق حرارتي است و از يك سراميك با رسانايي حرارتي كم، معمولاً زيركونيا پايدار شده با ايتريا تشكيل شده است. استفاده از پوشش¬هاي سد حرارتي ضخيم با ترك¬هاي عمودي، دماي فصل مشترك پايين¬تر، طول عمر بالاتر و افت دمايي بيشتر در پوشش بالايي را موجب مي¬شود. براي پوشش¬هاي سدحرارتي توليدشده به روش پاشش پلاسمايي در هوا، پس از قرار گيري نمونه¬ها در محيط كاري و در دماهاي بالاتر از 1000 درجه سانتي¬گراد، تف‌جوشي رخ داده و بر خواص اين نوع پوشش¬ها اعم از دانسيته ترك¬هاي عمودي، عرض ترك¬هاي عمودي، سختي، مدول يانگ و تافنس شكست اين نوع پوشش¬ها تاثيرگذار است. در پژوهش حاضر براي بررسي خواص اين پوشش¬ها در دماي بالا از پوشش سد حرارتي با ضخامت 1 ميلي‌متر نمونه تهيه شد. نمونه¬ها در سيكل¬هاي 54،42،30،24،18،12،6 ساعته، تحت عمليات حرارتي در دماي 1100 درجه سانتي‌گراد قرارگرفت. نتايج نشان¬داد كه افزايش زمان عمليات حرارتي در نمونه¬هاي پوشش¬دار موجب كاهش دانسيته ترك¬هاي عمودي و عرض اين ترك¬ها، به ترتيب از 86/1 به 68/0 ترك بر ميلي¬متر براي دانسيته ترك و 07/4 به 18/0 ميكرومتر براي عرض ترك شد. نتايج نشان داد با افزايش زمان تف‌جوشي ميزان سختي اندازه¬گيري شده در 6 ساعت ابتدايي از 687 ويكرز به 927 ويكرز افزايش يافت و سپس در ادامه فرآيند عمليات حرارتي تا 662 ويكرز در 54 ساعت به صورت تدريجي كاهش يافت. مدول الاستيك اندازه¬گيري شده براي پوشش¬ها ابتدا در 6 ساعت اوليه عمليات حرارتي از 67/3 به 96/4 گيگاپاسكال افزايش و سپس در ادامه فرآيند تا 54 ساعت حرارت دهي به 54/3 گيگاپاسكال به صورت تدريجي كاهش يافت. تافنس شكست نيز در 6 ساعت اوليه فرآيند از 83/0 به (MPa.m^0.5) 03/1 افزايش يافت و سپس تا (MPa.m^0.5) 80/0 در ادامه فرآيند حرارت دهي تا 54 ساعت كاهش يافت. اين تغيير در ميزان اندازه¬گيري شده خواص، به تف‌جوشي لايه سراميكي مربوط است كه در نتيجه آن حفرات و ترك¬ها بسته شده و تغيير در خواص مشاهده مي¬شود.
كلمات كليدي
پوشش سد حرارتي ضخيم، توربين گازي، ترك¬هاي عمودي، شكست پوشش سد حرارتي، تف‌جوشي پوشش سدحرارتي، مدول يانگ پوشش سد حرارتي.
چكيده انگليسي :
Thermal barrier coatings consist of a multilayer coating the top layer is a thermal insulation and is composed of a ceramic with low thermal conductivity, usually zirconia stabilized with yttria. The use of thick thermal barrier coatings more than 1 mm with vertical cracks causes lower interface temperature, higher lifespan and more temperature drop in the upper coating. For heat barrier coatings produced by plasma spraying in air, after placing the samples in the working environment and at temperatures higher than 1000 .c, sintering occurs and the properties of this type of coatings, including crack density vertical cracks, width of vertical cracks, hardness, Young's modulus and fracture toughness of these types of coatings are effective. In this research, to investigate the properties of these coatings at high temperature, a sample of thermal barrier coating with a thickness of 1 mm was deposited. The samples were subjected to heat treatment in cycles of 6,12,18,24,24,30,42,54 hours. In order to evaluate the coating, the microstructure examination was performed optical microscope and a scanning electron microscope and the images were analyzed by Image J analysis software. Results showed that increasing the heat treatment time decreased the density of vertical cracks, from 1.86 to 0.68 cracks/mm, respectively. The width of the cracks reduced from the 4.07 to 0.18 µm. With the increase of sintering time, the hardness measured in the first 6 hours increased from 687 Vickers to 927 Vickers and then gradually decreased to 662 Vickers after 54 hours. The elastic modulus initally increased from 3.67 to 4.96 GPa in the first 6 hours of heat treatment and then gradually decreased to 3.54 GPa during the 54 hours of sintering. The fracture toughness also increased from 0.83 to 1.03 MPa.m^0.5 in the first 6 hours of the sintering, and then returned to 0.80 (MPa.m^0.5) in the continuation of the heating process. Properties of the coatings are related to the sintering of the ceramic layer, as a result of which the holes and cracks are healed.
Key Words
Thick thermal barrier coating, gas turbine, vertical cracks, thermal barrier coating failure, thermal barrier coating sintering, thermal barrier coating Young's modulus.
