بررسي تنش‌هاي حرارتي در پوشش‌هاي سد حرارتي نانو ساختار و ميكروني

Investigation of Thermal Stresses in Micro and Nano-Structured Thermal Barrier Coatings

در اين پژوهش تنش‌هاي حرارتي ايجاد شده در حين كاهش ناگهاني دما از 1250 درجه سانتي‌گراد به 20 درجه ‌سانتي‌گراد به كمك روش اجزا محدود براي پوشش‌هاي زيركونيايي نانو ساختار و ميكروني، مدل‌سازي شد. توزيع تنش حرارتي در پوشش‌هاي نانو ساختار و ميكروني زيركونيايي محاسبه گرديد. به كمك مدل‌سازي نشان داده‌ شد كه تنش حرارتي در جهت محورx در كناره هر دو نمونه نانو ساختار و ميكروني صفر است و همينطور مشخص شد كه تنش برشي حرارتي ايجاد شده در پوشش‌ نانو ساختار 33 درصد كمتر از پوشش ميكروني است. بعلاوه، تنش برشي در لايه اكسيدي نيز محاسبه گرديد كه ميزان آن براي پوشش نانو ساختار 35 درصد كمتر از پوشش ميكروني بدست آمد. نتايج مدل‌سازي عمر بيشتر پوشش‌هاي نانو ساختار را تاييد مي‌نمايد. اكسيد تيتانيوم بعنوان افزودني به روغن موتور مي تواند نقش موثري در افزايش توان موتور و كاهش آلاينده هاي خروجي از موتور و مصرف سوخت ايفا كند

Induced thermal stresses during quenching of micro and nano-structured ZrO2 coatings from 1250oC to 20oC has been modeled using finite element method. Thermal stresses distribution of coatings has been also calculated. Results show that thermal stress in x-direction is zero at the edges of both micro and nano-structured samples. It is also concluded that shear thermal stress of nano-structured coatings is 33% lower than its value in micro ones. In addition, shear stresses in TGO layer were also calculated and the results show these stresses are 35% lower than micro ones. Modeling results validates long life time of nano-structured coatings.