بهبود رفتار دما بالاي پوشش هاي سد حرارتي زيركونيايي مرسوم به كمك پايدار كننده ي اكسيد سريم

Improvement of High Temperature Behavior of Conventional Zirconia Thermal Barrier Coatings by Cerium Oxide Stabilizer

پوشش­ هاي سد حرارتي به­ عنوان يكي از پوشش ­هاي دما بالا، به ­طور گسترده ­اي به­ منظور بهبود عملكرد پره­ي موتورهاي توربيني و به­ويژه توربين­ هاي گازي مورد استفاده قرار مي­گيرند. هدف از اين پژوهش بررسي خواص ترمومكانيكي، مقاومت به خوردگي داغ و اكسيداسيون دما بالاي پوشش ­هاي سد حرارتي زيركونيايي مرسوم و بهبود عملكرد آن­ها با استفاده از افزودن پايدار كننده ­ي سريا به تركيب است. براي اين ­منظور، پوشش­ هاي CoNiCrAlY/YSZ و CoNiCrAlY/CYSZ بر روي زيرلايه­ هايي از جنس IN738LC توسط روش پاشش پلاسماي اتمسفري اعمال شدند. رفتار ترمومكانيكي پوشش­ ها توسط اندازه­ گيري انبساط حرارتي آن­ها مورد بررسي قرار گرفت. رفتار خوردگي داغ و اكسيداسيون پوشش ­ها به روش كوره­اي، در دماهاي °C 1050 و °C 1100 با سيكل­ هاي 4 ساعته، با و بدون اعمال مخلوط نمك خورنده ­ي Na2SO4-V2O5 مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به­ دست آمده نشان داد كه پوشش CYSZ داراي ضريب انبساط حرارتي بالاتري نسبت به پوشش YSZ است. همچنين بررسي­ هاي ريزساختاري و فازي پوشش ­ها به ­وسيله ­ي آناليزهاي SEM/EDS و XRD قبل و بعد از آزمون­ هاي خوردگي داغ و اكسيداسيون نشان دهنده ­ي مقاومت بهتر پوشش CYSZ در مقايسه با پوشش YSZ است.

Thermal barrier coatings (TBCs) as one of the high temperature coatings are widely used to improve the performance of the blades of turbine engines and in particular gas turbines. The purpose of this study was to investigate the thermo-mechanical properties, hot corrosion resistance and high temperature oxidation of conventional zirconia TBC coatings and improve their performance by adding cerium oxide stabilizer to the compound. For this purpose, CoNiCrAlY/YSZ and CoNiCrAlY/CYSZ coatings were applied to substrates of IN738LC by atmospheric plasma spraying. Thermomechanical behavior of the coatings was investigated by measuring the thermal expansion of the coatings. Hot corrosion behavior and oxidation of the coatings by furnace method were investigated at 1050 °C and 1100 °C with 4-hour cycles, with and without the applied of a mixture of corrosive salts (Na2SO4-V2O5). The results showed that CYSZ coating has a higher thermal expansion coefficient than YSZ coating. Microstructural and phase studies of coatings by SEM/EDS and XRD analysis before and after hot corrosion and oxidation tests showed better resistance to CYSZ coating than YSZ coatings.