اثر دمای تف‌جوشی بر پوشش YSZ اعمالی روی سوپر آلیاژ اینکونل 738 کم کربن به روش الکتروفورتیک

عزتی, حسن

doi:10.48301/kssa.2024.418776.2722

اثر دمای تف‌جوشی بر پوشش YSZ اعمالی روی سوپر آلیاژ اینکونل 738 کم کربن به روش الکتروفورتیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسنده

حسن عزتی

عضو هیئت علمی، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران.

10.48301/kssa.2024.418776.2722

چکیده

پوششهای زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (YSZ) در زمرهی پوششهای سد حرارتی قرار میگیرند و به‌طور وسیع در صنایع هوافضا و توربینهای گازی استفاده میشوند. پایداری در شرایط کاری دما بالای این پوششها همواره مدنظر محققین بوده است. در این پژوهش اعمال پوششهای زیرکونیای پایدار شده با 8 درصد وزنی ایتریا با استفاده از روش لایه نشانی الکتروفورتیک در یک محلول حاوی استون و اتانول با نسبت حجمی 3 به 1 روی زیر لایه آلیاژ اینکونل 738 کم کربن مورد بررسی قرار گرفته است. اثر پارامترهای فرآیند دمای تفجوشی، زبری و چسبندگی سطح، مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین ساختار پوشش با استفاده از آنالیز پراش اشعۀ ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مطالعه گردید. به‌منظور تعیین سختی، چسبندگی و زبری سطح نمونه‌های پوشش داده‌شده، بعد از عملیات تف جوشی در دمای 900 ،1050و 1200 درجۀ سانتیگراد به مدت 2 و 4 ساعت، مشاهده شد با افزایش دما، سختی و چسبندگی نمونه افزایش می‌یابد و زبری سطح کاهش می‌یابد. این افزایش سختی و چسبندگی سطح پوشش در دمای تف جوشی ^oc 1200 و در مدت‌زمان 4 ساعت بیشتر از 2 ساعت است.

کلیدواژه‌ها

پوشش‌های سد حرارتی

زیرکونیای پایدار شده با ایتریا

لایه نشانی الکتروفورتیک

اینکونل 738 کم کربن

پوشش YSZ8

تف‌جوشی

موضوعات

مهندسی مواد

عنوان مقاله English

Effect of Sintering Temperature of YSZ Coating on Inconel 738 Low Carbon Superalloy by Electrophoretic Method

نویسنده English

Hasan Ezzati

Faculty Member, Department of Materials and Metallurgical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.

چکیده English

Yttria stabilized Zirconia (YSZ) coatings are used as thermal barrier coatings in airspace and gas turbine industries. In this study, the application of zirconia coatings stabilized with 8% weight of ytteria was investigated using the electrophoretic deposition (EPD) method in a solution containing acetone and ethanol with a volume fraction of 3 to 1 on the substrate of Inconel 738 low carbon alloy. The present research studied the effect of process parameters of sintering temperature, surface roughness, and adhesion. In addition, the coating structure was studied using X-ray diffraction analysis (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the coated samples' hardness, adhesion, and surface roughness were determined after sintering at 900, 1050, and 1200 ^OC for 2 and 4 hours. As the temperature increases, the hardness and stickiness of the sample increase, and the surface roughness decreases. This increase in the hardness and adhesion of the coating surface at the sintering temperature of 1200 ^OC and in 4 hours is greater than that in 2 hours.

کلیدواژه‌ها English

Thermal Barrier Coating

Yttria Stabilized Zirconia Electrophoretic Deposition Inconel 738 Low Carbon

8YSZ Coating

Sintering

[1] Yoo, J. H., & Gao, W. (2002, August 18-22). Electrical properties of PZT micro tubes fabricated by electrophoretic deposition [Conference session]. Electrophoretic Deposition: Fundamentals and Applications, Banff, Alberta, Canada.

[2] Goward, G. W. (1998). Progress in coatings for gas turbine airfoils. Surface and Coatings Technology, 108-109, 73-79. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(98)00667-7

[3] Lazić, M. S., Simović, K., Mišković-Stanković, V. B., Jovanić, P., & Kićević, D. (2004). The influence of the deposition parameters on the porosity of thin alumina films on steel. Journal of the Serbian Chemical Society, 69(3), 239-249. https://doi.org/10.2298/JS C0403239L

[4] Besra, L., & Liu, M. (2007). A review on fundamentals and applications of electrophoretic deposition (EPD). Progress in Materials Science, 52(1), 1-61. https://doi.org/10.101 6/j.pmatsci.2006.07.001

[5] Sarkar, P., & Nicholson, P. S. (1996). Electrophoretic Deposition (EPD): Mechanisms, Kinetics, and Application to Ceramics. Journal of the American Ceramic Society, 79(8), 1987-2002. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1996.tb08929.x

[6] Wang, Y., & Xu, Z. (2006). Nanostructured Ni–WC–Co composite coatings fabricated by electrophoretic deposition. Surface and Coatings Technology, 200(12-13), 3896-3902. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.06.025

[7] Guo, F., Javed, A., Shapiro, I. P., & Xiao, P. (2012). Effect of HCl concentration on the sintering behavior of 8mol% Y₂O₃ stabilized ZrO₂ deposits produced by electrophoretic deposition (EPD). Journal of the European Ceramic Society, 32(1), 211-218. https://doi.org/10 .1016/j.jeurceramsoc.2011.08.011

[8] Witz, G., Shklover, V., Steurer, W., Bachegowda, S., & Bossmann, H-P. (2007). Phase Evolution in Yttria-Stabilized Zirconia Thermal Barrier Coatings Studied by Rietveld Refinement of X-Ray Powder Diffraction Patterns. Journal of the American Ceramic Society, 90(9), 2935-2940. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2007.01785.x

[9] Negishi, H., Yamaji, K., Sakai, N., Horita, T., Yanagishita, H., & Yokokawa, H. (2004). Electrophoretic deposition of YSZ powders for solid oxide fuel cells. Journal of Materials Science, 39(3), 833-838. https://doi.org/10.1023/B:JMSC.0000012911.86185.13

[10] Low, S. R. (2001). Rockwell Hardness Measurement of Metallic Materials. NIST. https:/ /www.nist.gov/publications/nist-recommended-practice-guide-rockwell-hardness-measurement-metallic-materials

[11] American Society for Testing and Materials. (2017). Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials (ASTM E18-02). ASTM. https://www.astm.org/e0018-02.html

[12] Bhallamudi, V. P. (2000). Coating high temperature lead wires with electrically insulating alumina by electrophoretic deposition and slurry coating [Master, The Ohio State University]. Ohio, United States. https://etd.ohiolink.edu/acprod/odb_etd/etd/r/150 1/10?clear=10&p10_accession_num=osu1311955861