مطالعه پوشش سد حرارتي نانوساختار بر پايه اكسيد زيركونيا و ارزيابي خواص پايداري حرارتي و رفتار خوردگي داغ

Study of Nanostructured Thermal Barrier Coating ZrO2 and Evaluation of Thermal Stability and Hot Corrosion Behavior

در اين مقاله هدف مطالعه رفتار خوردگي داغ و پايداري حرارتي پوشش نانوساختار سد حرارتي زيركونياي پايدار شده با ايتريا (8YSZ) است. براي اين منظور بر زيرلايه هايي از جنس فولاد زنگ نزن، دولايه پوشش از جنس NiCrAlY با ضخامت 150 ميكرومتر و YSZ نانوساختار با ضخامت 300 ميكرومتر توسط فرآيند پاشش پلاسمايي اتمسفري (APS) اعمال شد. آزمون اكسيداسيون چرخ ه اي در دماي 1000 درجه سانتي گراد و چرخه هاي 10 ساعته به منظور ارزيابي پايداري حرارتي پوشش انجام شد. آزمون خوردگي داغ نوع اول در دماي 950 درجه سانتي گراد به مدت 4 ساعت با حضور نمك هاي Na2SO4 و V2O5 صورت گرفت. نتايج نشان داد كه پوشش نانوساختار YSZ با دانه هاي كمتر از 100 نانومتر به دليل بالايي كه در مقابل يون اكسيژن دارد، تاثير قابل توجهي در كاهش رشد لايه TGO نداشته است. اما نتايج آزمون خوردگي داغ، تشكيل بلورهاي YVO4 بر سطح پوشش نانوساختار YSZ را نشان مي دهد كه به دليل نفوذ پذيري بالاي پوشش نانوساختار كه از سطح تا عمق پوشش YSZ وجود دارد مقداري از واناديم نيز به قسمت هاي پايين تر لايه نانوساختار YSZ نفوذ كرده است.

The aim of this work, the behavior of hot corrosion and thermal stability of nanostructured thermal barrier coating made by yttria stabilized zirconia (8YSZ) was studied. For this purpose, on the stainless steel substrates double layer of NiCrAlY with thickness of 150 μm and nanostructured YSZ with thickness of 300 μm was deposited using atmospheric plasma spraying process. The high temperature cyclic oxidation test at 1000oC and 10-hour periods was performed in order to check the coating resistance against oxidation and thermal cycles. Type I hot corrosion test was carried out at 950oC for 4-hour combining with salts such as V2O5 and Na2SO4. The results show that the nanostructured coating with grain sizes less than 100nm in order to high oxygen ion permeability did not have a significant effect on reducing the TGO layer growth. However, the results of the hot corrosion test were showing that the formation of YVO4 crystals on the surface of the nanostructured YSZ coating. Due to the high diffusionability of nanostructured coating from the top surface to the depth of YSZ some vanadium diffused to the lower layer of YSZ nanostructured coating.