بررسی خواص اکسیداسیونی پوشش کامپوزیتی سد حرارتی YSZبه همراه Al2O3/YAG

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• حسین سرپولکی ¹
• احسان خردمند ²
• سعید رستگاری ²

¹ دانشگاه علم و صنعت

² علم و صنعت ایران

10.22067/ma.v30i2.58312

چکیده

برای بررسی خواص اکسیداسیونی پوشش کامپوزیتی سد حرارتیYSZ  به همراه Al2O3/YAG ابتدا پودر Al2O3/YAG به روش سل-ژل تولید شد. 30٬15 و45 درصد وزنی از   Al2O3/YAGبا YSZ ترکیب شدند کهYS85 ٬YS70وYS55 نامیده شدند. پوشش های کامپوزیتی روی لایه زیرین IN738-LC  با پاشش پلاسما اعمال شدند. با بررسی آزمایش اکسیداسیون چرخه ای در دمای 1050 درجه سانتیگراد در 200 ساعت و نمودارهای تغییر وزن، در پوشش های YS85 و YS70 مقاومت به اکسیداسیون افزایش یافت و ضخامت لایه اکسیدی کم شد و در YS55 با افزایش تنش­های عدم انطباقی، مقاومت به اکسیداسیون کاهش یافت و ضخامت لایه اکسیدی مشابه پوشش YSZ به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

• پوشش سد حرارتی کامپوزیتی
• زیرلایه، پوشش اتصال
• لایه اکسید رشد کرده براثر حرارت٬ Y

---

عنوان مقاله [English]

Investigation of Oxidation Properties of YSZ with Al2O3/YAG Composite Thermal Barrier Coating

نویسندگان [English]

• .Hossein .Sarpoolaky ¹
• ehsan kheradmand ²
• Saied Rastegari ²

¹ Iran University of Science & Technology

² iran university of science and technology

چکیده [English]

In order to investigate the oxidation properties of YSZ with Al2O3/YAG composite thermal barrier coatings, Al2O3/YAG powder was synthesized by sol-gel method. 15, 30 and 45wt% of Al2O3/YAG were mixed with YSZ and labeled as YS85٫YS70 and YS55 respectively. Composite TBCS were melted by plasma spray method on a substrate (IN738-LC). Cyclic oxidation test at 1050○C for 200h and weight changes revealed that the oxidation resistance was increased in YS85 and YS70 and the thickness of thermally grown oxide was decreased and in YS55 by increasing the thermal stresses, the oxidation resistance was decreased and the thickness of the thermally grown oxide layer was increased.

کلیدواژه‌ها [English]

• Composite YSZ TBC
• Substrate
• Bond coat
• Thermally grown oxide
• YAG

مراجع

1. Zhu C., Javed A., Li P., Yang F., Liang G.Y., Xiao P., “A study of the Microstructure and Oxidation Behavior of Alumina/Yttria-Stabilized Zirconia (Al2O3-YSZ) Thermal Barrier Coating” , Journal of Surface and Coating Technology ,Vol. 212, pp.214-222, (2012) .

2. Schlichting K.W., Padture N.P., Jordan E.H., Gell M., “Failure Modes in Plasma Sprayed Thermal Barrier Coating”, Material Science and Engineering, Vol. 342, No.1-2, pp.120-130, (2003).

3. Chen X., Zhao Y., Gu L., Zou B., Wang Y., Cao, X., “Hot Corrosion Behavior of Plasma Sprayed YSZ/LaMgAl11O19 Composite Coatings in Molten Sulfate –Vanadate Salt", Corrosion Science, Vol. 53, pp. 2335-2343, (2011).

4. Ren C., He Y.D., Wang D.R., “Cyclic Oxidation Behavior and Thermal Barrier Effect of YSZ-(Al2O3/YAG) Double Layer TBC Prepared by the Composite Sol-gel Method”, Surface and Coating Technology, Vol. 206, pp.1461-1468, (2011).

5. Karaoglanli A., “Study of the Microstructure and Oxidation Behavior of YSZ and YSZ/AL2O3 TBCS with HVOF Bond Coating”, Original Scientific Article, Vol. 26, pp.46-61, ( 2012) .

6. Lau H.,“ Influence of Yttria on the Cyclic Life Time of YSZ TBC Deposited on EB-PVD NiCoCrAlY Bond Coats and its Contribution to a Modified TBC Adhesion Mechanism”, Surface and Coating Technology Journal, Vol. 235, pp.121-1266, (2013) .

7. Su Y.j., Trice R.W., Faber K.T., “Thermal Conductivity٫ Phase Stability and Oxidation Resistance of YAG/YSZ Thermal Barrier Coating”, Oxidation of Metals, Vol. 61, No. 3, pp.253-271, (2004).

8. Sniezewski J., “Sol-gel Thermal Barrier Coatings: Optimization of the Manufacturing Route and Durability under Cyclic Oxidation”, Surface and Coating Technology, Vol. 205, No. 5, pp.1256-1261, (2010).

9. Ren C., Yedong He., Wang D., “High Temperature Cyclic Oxidation of Al2O3-YAG Composite Coating Prepared by EPD and Microwave Sintering”, Journal Of Applied Surface Science, Vol. 258, No. 15, pp. 5739-5745, (2012) .

10. Ren C., He Y.D., Wang D.R., “Preparation and Characteristics of Three Layer YSZ-(YSZ/Al2O3)-YSZ TBCs”, Journal of Applied Surface Science, Vol. 257, No15, pp. 6837-6842, (2011).

11. Keyvani A., Saremi M., Heydarzadeh Sohi M., “Oxidation resistance of YSZ-Alumina Composition Compared to Normal YSZ TBC Coating”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 509, pp. 8370-8377, (2011).

12. Lach R., Haberko K., Bucko M.M., Szumera M., Grabowski G., “Ceramic Matrix Composites in the Alu mina/5-30 vol% YAG System”, Journal of European Ceramic Society, Vol. 31, No. 10, pp.1889-1895, (2011).

13. Yao J., He Y., Wang D., Lin J., “High Temperature Oxidation Resistance of (Al2O3-Y2O3)/Y2O3- Stabilized ZrO2) laminated Coating on 8Nb-TiAl Alloy Prepared by a Novel Spray Pyrolysis”, Corrosion Science, Vol. 80, pp.19-27, (2014).

14. Hassanzadeh S.A., Taheri E., Sarpoolaky H., “Synthesis of an Alumina–YAG Nano Powder via Sol–Gel Method”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 456, pp. 282-285, (2008).

15. صائمی ح." بررسی تاثیر لایه میانی Al2O3/YAG بر مقاومت اکسیداسیون پوشش های سد حرارتی YSZ" ٬ پایان نامه کارشناسی ارشد٬ دانشکده مهندسی مواد٬ دانشگاه علم و صنعت ایران٬ (1394).

16. حسن زاده تبریزی ع." سنتز و بررسی ریز ساختار نانو کامپوزیت Al2O3/YAG "٬ پایان نامه کارشناسی ارشد٬ دانشکده مهندسی مواد ٬ دانشگاه تربیت مدرس٬ (1386).

17. Pin L., Vidal V., Blas F., Ansart F., “Optimized Sol-Gel Thermal Barrier Coating for Long Term Cyclic Oxidation Life”, Journal of European Ceramic Society, Vol. 33, No. 4, pp. 961-974, (2014).

18. Lach R., Haberko K., Bucko M., “Synthesis of Alumina/YAG 20% Volume Composite by Co-Precipitation”, Processing and Application of Ceramics, Vol. 5, pp.187-191, (2011).