۱۶۶۴۶پ
per
ایجاد پوشش کامپوزیتی Al۲O۳/YSZ بر روی آلیاژ اینکولوی ۸۲۵ با استفاده از رسوب‌صدهی الکتروفورتیک و اتصال واکنشی
/مجتبی احمدی
: فنی مهندسی مکانیک
، ۱۳۹۵
، راشدی
چاپی
کارشناسی ارشد
مهندسی مواد - گرایش سرامیک
۱۳۹۵/۰۶/۱۵
تبریز
سوپرآلیاژهای آهن- نیکل کاربرد وسیعی در موتورهای توربین گازی دارند .اعمال پوشش‌صهای سد حرارتی بر روی قسمت‌صهای داغ موتور باعث افزایش راندمان در این موتورها می‌صشود .متداول‌صترین ماده برای ایجاد پوشش‌صهای سد حرارتی، زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (YSZ) است .یکی از روش‌صهای پوشش‌صدهی، روش رسوب‌صدهی الکتروفورتیک است که شامل معلق‌صسازی ذرات باردار در یک سوسپانسیون و رسوب‌صدهی آن‌صها بر روی یک الکترود تحت تأثیر میدان الکتریکی اعمالی است .پس از اعمال پوشش خام، انجام عملیات حرارتی تف‌صجوشی ضروری است .استفاده از فرآیند اتصال واکنشی، باعث کاهش دمای تف‌صجوشی، کاهش صدمات ناشی از تف‌صجوشی و افزایش چسبندگی پوشش و زمینه می‌صشود .این فرآیند شامل استفاده از عناصر یا ترکیباتی است که در اثر واکنش با اتمسفر اکسیدی یا احیایی منجر به تولید مواد سرامیکی می-شوند .هدف از این پژوهش، ایجاد پوشش کامپوزیتی Al۲O۳/YSZ بر روی آلیاژ اینکولوی ۸۲۵ با استفاده از رسوب‌صدهی الکتروفورتیک و اتصال واکنشی است .برای این منظور، سوسپانسیون‌صهای مختلف YSZ و Al در استون و در حضور مقادیر مختلف ید تهیه شدند .پایداری سوسپانسیون‌صها پس از گذشت زمان‌صهای مشخص مورد بررسی قرار گرفت و توزیع اندازه ذرات، اندازه متوسط ذرات و مقدار پتانسیل زتا برای هر کدام از سوسپانسیون‌صها اندازه‌صگیری شد .بر اساس نتایج به دست آمده سوسپانسیون حاوی g/l ۲/۱ ید برای رسوب‌صدهی الکتروفورتیک ذرات YSZ و Al انتخاب شد .در ادامه، رسوب‌صدهی در ولتاژهای۳ ،۶ ،۹ ، ۱۲ و ۱۵ ولت و زمان‌صهای۱ ،۲ ،۳ ، ۴ و ۵ دقیقه از سوسپانسیون بهینه انجام شد .بر اساس نتایج به دست آمده، پوشش کامپوزیتی خام تشکیل شده در ولتاژ ۶ ولت و زمان رسوب‌صدهی ۳ دقیقه دارای سطح یکنواخت و عاری از ترک و حفره بود و به عنوان پوشش خام بهینه انتخاب شد .این نمونه تحت عملیات حرارتی اکسیداسیون در دمای ۶۰۰ C به مدت ۲ ساعت قرار گرفت .به منظور تعیین دمای مناسب برای عملیات حرارتی تف‌صجوشی، دماهای۹۰۰ ، ۱۰۰۰ و ۱۱۰۰ C مورد بررسی قرار گرفتند .نتایج به دست آمده نشان داد که دمای ۱۰۰۰ C و زمان ۲ ساعت برای انجام عملیات حرارتی تف‌صجوشی مناسب است .بر اساس نتایج به دست آمده از آنالیز SEM پوشش نهایی دارای ضخامت ۲۷/۱۰ میکرومتر است .نتایج به دست آمده از آنالیز EDS نشان داد که پوشش به دست آمده دارای توزیع یکنواخت اجزای تشکیل‌صدهنده است .انجام آزمون استحکام چسبندگی مناسب بودن استحکام پوشش به دست آمده را نشان داد
Iron-nickel superalloys are widely used in gas turbine engines. Applying thermal barrier coatings on hot regions of these engines increases the efficiency. The most common thermal barrier coating material is Yttria-Stabilized Zirconia (YSZ). Electrophoretic deposition is one of the coating methods consists of dispersion of charged particles in a suspension and deposition of the particles on an electrode using an applied electric field. After applying the green coating, sintering heat treatment is required. Using reaction bonding process causes to lower the sintering temperature, lower damages arising from sintering and enhance adhesion of coating and substrate. This process consists of introducing some elements or compounds that can produce ceramic materials by reacting with an oxidant or reducing atmosphere. The aim of this research is to fabricate Al2O3/YSZ composite coating on Incoloy 825 alloy using electrophoretic deposition and reaction bonding. So, different suspensions of YSZ and Al particles in acetone were prepared in presence of different amounts of iodine. Suspensions stability was studied after certain period of times and particles size distribution, mean size of the particles and zeta potential were measured. According to results, the suspension containing 1.2 g/l iodine was chosen as optimum suspension. Subsequently, deposition from optimum suspension was studied at voltages of 3, 6, 9, 12 and 15 V and deposition times of 1, 2, 3, 4 and 5 min. The coating deposited at voltage of 6 V and deposition time of 3 min has a uniform surface without pits and cracks. This specimen was oxidized at 600C for 2 h. subsequently, sintering heat treatment was investigated at 900, 1000 and 1100 C. Results showed that heat treatment at 1000 C for 2 h is suitable. According to SEM results, the thickness of the coating is 10.27 m. EDS results showed that the coating has uniform distribution of the components. Adhesion strength test showed that the coating has a good strength
احمدی، مجتبی
آقاجانی، حسین، استاد راهنما
قاسمی کاکرودی، مهدی، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
