عنوان

ایجاد پوشش نانو کامپوزیتی ‮‭Ni/YSZ‬ بر روی آلیاژ اینکولوی ‮‭۸۲۵‬ به روش رسوب‌دهی الکتروفورتیک,‮‭Electrophoretic deposition of Ni/YSZ nano-composite on Incoloy ۸۲۵ superalloy‬

Number

‭۱۹۳۶۶پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

ایجاد پوشش نانو کامپوزیتی ‮‭Ni/YSZ‬ بر روی آلیاژ اینکولوی ‮‭۸۲۵‬ به روش رسوب‌دهی الکتروفورتیک

Parallel Title Proper

‮‭Electrophoretic deposition of Ni/YSZ nano-composite on Incoloy ۸۲۵ superalloy‬

First Statement of Responsibility

/نعیمه نظری

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی مکانیک

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۶‬

Name of Manufacturer

، افشار

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۷۹‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

ارشد

Discipline of degree

مهندسی مواد گرایش سرامیک

Date of degree

‮‭۱۳۹۶/۱۱/۱۸‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

زیرکونیای پایدار شده با ایتریا ‮‭(YSZ)‬ یکی از متداول‌ترین مواد برای ایجاد پوشش‌های سد حرارتی بر روی زمینه‌های فلزی است .روش‌های مختلفی به منظور ایجاد این پوشش‌ها به کار گرفته شده است که از میان آن‌ها روش رسوب‌دهی الکتروفورتیک ‮‭(EPD)‬ به دلیل مزایایی از قبیل کم هزینه بودن و عدم نیاز به تجهیزات پیچیده مورد توجه ویژه قرار گرفته است .این روش شامل پایدارسازی ذرات پودری باردار در حلال مناسب و رسوب‌دهی آن ها بر روی زیرلایه با اعمال میدان الکتریکی است .انجام عملیات حرارتی تف‌جوشی پس از اعمال پوشش خام به روش ‮‭EPD‬ ، ضروری است .استفاده از برخی مواد کمک تف‌جوشی مانند نیکل همراه با ‮‭YSZ‬ می‌تواند در کاهش دمای تف‌جوشی و کاهش صدمات ناشی از آن موثر باشد .یکی دیگر از راه حل‌های مناسب برای کاهش دمای مورد نیاز عملیات حرارتی تف‌جوشی، استفاده از فرآیند اتصال واکنشی ‮‭(RB)‬ است .استفاده از فرآیند اتصال واکنشی هم‌چنین باعث جبران انقباض ناشی از عملیات حرارتی تف‌جوشی شده و ترک‌های ناشی از این انقباض را کاهش می‌دهد .هدف از این پژوهش به دست آوردن یک پوشش نانو کامپوزیتی یکنواخت، بدون ترک و با چسبندگی خوب، با استفاده از نانو پودرهای نیکل و ‮‭YSZ‬ و با استفاده از روش کم‌هزینه رسوب‌دهی الکتروفورتیک برای پوشش‌دهی روی زیرلایه سوپرآلیاژ اینکولوی ‮‭۸۲۵‬ است .پوشش‌دهی همزمان پودرهای ‮‭YSZ‬ و نیکل نیازمند سوسپانسیونی است که هر دو پودر در حلال استیل استون پایدار باشند .به همین منظور پایداری هر دو پودر در استیل استون به طور جداگانه و در حضور مقادیر‮‭۲/۰‬ ،‮‭۴/۰‬ ،‮‭۶/۰‬ ، ‮‭۸/۰‬ و ‮‭g/l ۱‬ ید به عنوان پراکنده ساز بررسی شد .با بررسی نتایج به دست آمده از تصاویر ماکروسکوپی، پتانسیل زتا، میانگین اندازه ذرات و آزمون‮‭IR - FT‬مقدار ‮‭g/l ۲/۰‬ ید به عنوان مقدار ید مورد استفاده بهینه انتخاب شد .عملیات پوشش‌دهی در ولتاژهای‮‭۵‬ ،‮‭۷‬ ،‮‭۹‬ ، ‮‭۱۱‬ و ‮‭۱۳‬ ولت و زمان‌های‮‭۱‬ ،‮‭۲‬ ،‮‭۳‬ ، ‮‭۴‬ و ‮‭۵‬ دقیقه انجام گرفت .با بررسی تصاویر میکروسکوپی و ماکروسکوپی و نتایج به دست آمده از آزمون ‮‭AFM‬ و تغییرات چگالی جریان با زمان در ولتاژهای مختلف، پوشش‌های به دست آمده در ولتاژ اعمالی ‮‭۷‬ ولت و زمان رسوب‌دهی ‮‭۴‬ دقیقه به عنوان بهترین پوشش خام انتخاب شدند .زیرا دارای سطح صاف و یکنواخت و بدون ترک هستند .پوشش‌های ایجاد شده در ولتاژها و زمان‌های مختلف در غلظت‌های ‮‭۲‬ و ‮‭۳‬ گرم بر لیتر نیکل یکنواخت نبوده و دارای ترک‌های بسیار زیادی هستند .بنابراین غلظت ‮‭g/l ۱‬ برای نیکل به عنوان غلظت بهینه نیکل انتخاب شد .نتایج الگوی پراش اشعه ایکس نشان داد که پس از عملیات حرارتی اکسیداسیون پوشش خام در دمای‮‭۵۰۰ C‬به مدت یک ساعت، ذرات نیکل اکسید شده و به ذرات اکسید نیکل تبدیل شده‌اند .انجام عملیات حرارتی تف‌جوشی پس از عملیات حرارتی اکسیداسیون در دمای‮‭۱۱۰۰ C‬به مدت ‮‭۴‬ ساعت منجر به کاهش تخلخل‌ها، افزایش تراکم و افزایش چسبندگی پوشش به زیرلایه شد .استفاده از فرآیند اتصال واکنشی همراه با عملیات حرارتی تف‌جوشی منجر به ایجاد پوشش‌های یکنواخت، بدون ترک و متراکم با استحکام چسبندگی مناسب ‮‭(B۵)‬ بر اساس استاندارد‮‭ASTM D۳۳۵۹‬ ، در دمای‮‭۱۱۰۰ C‬شد

Text of Note

Yttrium Stabilized Zirconia (YSZ) is one of the most commonly used materials to apply thermal barrier coatings on metalic substrates. Various methods have been used to fabricate these coatings, but electrophoretic deposition (EPD) method has been considered more than other methods due to its advantages such as low cost and simple apparatus required. In EPD, charged powder particles, dispersed in a liquid medium are attracted and deposited onto a conductive substrate of opposite charge on application of a DC electric field. After applying the green form coating, post sintering treatments are required to produce a dense and adherent coating. Generally, ceramic coatings applied by EPD are deposited on metal substrates which cannot endure the required high temperature to sinter ceramic coatings. Lowering the sintering temperature can reduce damages of the metal substrate. Using some sintering aid materials such as Nickel and using Reaction Bonding (RB) are two methods to reduce the sintering temperature of ceramic coatings. Reaction Bonding method also leads to formation of crack-free coatings by compensating the volume shrinkage of the coating during sintering by the volume expansion arising from oxidation of Ni particles to NiO particles. The aim of this research was to obtain a uniform, crack-free and adherent coatings by using nickel and YSZ nanoparticles on Incoloy 825 alloy using electrophoretic deposition. Simultaneously deposition of YSZ and nickel powders requires a suspension that both powders be stable in its solvent. For this purpose, the stability of both powders in acetylacetone was investigated separately with 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1 g/l iodine. Macroscopic photographs, zeta potential values, average particle sizes and results of FT-IR analysis were used ito choose the optimal amount of iodine. EPD process was carried out at applied voltages of 5, 7, 9, 11 and 13 V and deposition times of 1, 2, 3, 4 and 5 mins. Optical microscopy, scanning electron microscopy, AFM results and studying the changes of current density with time for different applied voltages, were used for investigating the quality of green form coatings. The coating deposited at the applied voltage of 7V and the deposition time of 4 minutes has been chosen as the best green form coating due to its uniform and crack-free structure. Coatings deposited with nickel concentrations of 2 and 3 g/l at different voltages and times, were not uniform and had very large cracks in their surfaces. Therefore, the Nickel concentration of 1 g/l was selected as the optimum nickel concentration. The results of the XRD patterns showed that, after thermal treatment of oxidation of green coatings at 500C for one hour, the nickel particles were oxidized and converted to nickel oxide particles. Sintering the coatings after heat treatment of oxidation at 1100 C for 4 hours resulted in reduction of porosity, increased density and increased adhesion of the coating to the substrate. The use of reaction bonding process along with the sintering resulted in uniform, dense, crack-free and adherent coatings

Parallel Title

‮‭Electrophoretic deposition of Ni/YSZ nano-composite on Incoloy ۸۲۵ superalloy‬

نظری،نعیمه

Nazari,Naimeh

آقاجانی،حسین، استاد راهنما

همدانی، محمدتقی، استاد راهنما

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی