Comparative Study of Plasma Sprayed Yittria and Ceria Stabilized Zirconia Properties

به دليل خواص حرارتي مطلوب تر پوشش هاي زيركونياي پايدار شده با سريا (CSZ) درمقايسه با زيركونياي پايدار شده با ايتريا (YSZ)، رايج-ترين پوشش سد حرارتي، تحقيقات فراواني به منظور بررسي امكان استفاده گسترده اين ماده به عنوان پوشش سد حرارتي انجام مي‌شود. يكي از دلايل تخريب پوشش هاي سد حرارتي، خوردگي داغ مي باشد كه در اين پژوهش براي پوشش هاي YSZ و CSZ بررسي شده است. ابتدا اين پوشش ها با روش پاشش پلاسمايي بر روي زيرلايه هايي از جنس سوپر آلياژ پايه نيكل ايجاد شدند. براي بررسي مقاومت به خوردگي داغ نمونه ها، آزمون هاي خوردگي داغ روي سطح اين پوشش ها در نمك مذاب (55% وزني V2O5 و 45% وزني Na2SO4 ) در دماي C°1050 انجام شد. بر اساس مطالعه ميكروسكوپي فرآيند خوردگي داغ و بررسي ميزان تشكيل YVO4 به عنوان محصول خوردگي داغ در نمونه ها، پوشش-هاي سد حرارتي CSZ مقاومت به خوردگي داغ بالاتري از خود نشان دادند. در واقع كريستال‌هاي YVO4 كوچك‌تر، و به تبع آن زيركونياي مونوكلينيكي كمتري در نمونه هاي با پوشش CSZ ديده شد كه نشان دهنده مقاومت بيشتر و عمر طولاني تر اين پوشش ها مي باشد. استحكام چسبندگي پوشش ها نير مورد بررسي قرار گرفته است.

Thermal Barrier Coatings are subjected to spalling and destabilization due to hot corrosion. Recently, Ceria Stabilized Zirconia (CSZ)-based TBCs have been intensively investigated for the YSZ replacement because CSZ has a much lower thermal conductivity and a higher expected thermal expansion coefficient than those of YSZ. In this research, Yttria stabilized zirconia (YSZ) and ceria stabilized zirconia (ZrO2 25CeO2 2.5Y2O3) TBCs were fabricated, followed by hot corrosion tests with a Na2SO4+V2O5 salt at 1050°C. The treated samples were characterized using XRD and SEM equipped with EDS. From studies on microscopic failure behavior, the formation of YVO4 crystals and the amount of phase transformations of tetragonal ZrO2 to monoclinic lead to degradation of coatings. Results revealed that CSZ TBCs had better resistant to hot corrosion than YSZ TBCs. The amount of YVO4 crystals and monoclinic ZrO2 in YSZ are much more than CSZ which leads to faster degradation of YSZ than CSZ. The strength of the Adhesive coatings of the substrate was also measured in this study.