اعمال و مشخصه يابي ريز ساختاري پوشش هاي سد حرارتي نانو ساختار زير كنياي پايدار شده با ايتريا روي سوپر آلياژ اينكونل 738

Production and Microstructural Characterization of Nanostructured Yttria Stabilized Zirconia Thermal Barrier Coatings on Inconel 738 Superalloy

پوشش هاي سد حرارتي (TBCs) زيركنياي پايدار شده با ايتريا (YSZ) به طور گسترده اي در موتورهاي توربيني گازي هوايي و پايه زميني به منظور حفاظت و عايق سازي حرارتي قطعات فلزي مقاطع داغ مورد استفاده قرار مي گيرند. به منظور دست يابي به راندمان بالاتر توربين هاي گازي و طول عمر بيشتر پوشش، به توليد نسل بعدي پوشش هاي سد حرارتي نياز است. ايجاد ساختار نانو، رويكردي جديد براي توليد پوشش هاي سد حرارتي پيشرفته با كارايي بهبود يافته است. با كارايي بهبود يافته است. هدف از اين پژوهس، توليد و ارزيابي ريز ساختاري پوشش هاي سد حرارتي دو لايه YSZ/MCrAlY نانو ساختار پاشش پلاسمايي شده است. براي اين منظور، زير لايه هايي از جنس اينكونل 738، ابتدا با آستري فلزي NiCoCrAlY و سپس با پودر سراميكي نانو ساختار آگلومره شده YSZ توسط فرايند پاشش پلاسماي اتمسفري (APS) پوشش داده شد. به منظور مشخصه يابي ريز ساختاري از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) استفاده شد. بر اساس نتايج، پوشش سد حرارتي YSZ نانو ساختار پاشش پلاسمايي شده يك ريز ساختار منحصر به فرد دو گانه شامل ذرات نانو اندازه باقيمانده از پودر و دانه هاي ميكروستوني حاصل از انجماد بخش ذوب شده پودر را نشان داد. مكانيزم ايجاد پوشش سد حرارتي با ريزساختار دو گانه در طي فرايند پاشش پلاسمايي پودرهاي نانوساختار آكلومره شده زير كنيايي تشريح شد.

Yttria stabilized zirconia (YSZ) thermal barrier coatings (TBCs) are extensively used in aircraft and land based gas turbine engines to protect and to provide thermal insulation for hot-section metal components. To obtain higher efficiency of gas turbines and longer lifetime of the coating are needed for the next generation of TBCs. Creation of nano-structure is a new approach to production of modern TBCs with improved performance. The purpose of this investigation is production and microstructural characterization of plasma-sprayed nanostructured YSZ/MCrAlY TBCs. For this scope, the substrates of Inconel 738 superalloy coupons were first sprayed with a NiCoCrAlY bond coat and then with agglomerated nanostructured YSZ powder by atmospheric plasma spraying (APS). Field emission scanning electron microscope (FESEM) was employed to characterize the microstructures. Based on results, plasma-sprayed nanostructured YSZ coating exhibited a unique bimodal microstructure consisting of nanosized particles retained from the powder and microcolumnar grains formed through the resolidification of the molten part of powder. The creation mechanism of nanostructured TBC with bimodal microstructure by using plasma spraying of agglomerated nanostructured powders is also discussed.