مقايسه خواص اكسيداسيون و شوك حرارتي پوشش هاي سپر حرارتي كامپوزيتي YSZ/Nano-Al2O3 با آلوميناي ايجاد شده از فرآيند پاشش پلاسمايي پودر پيش ماده پيروليز نشده و پودر كريستالي نانوآگلومره

Comparison of Oxidation and Thermal Shock Properties of YSZ/Nanoal2o3 Composite Thermal Barrier Coatings Made By Plasma Spraying of Un-Pyrolyzed Precursor and Aglomerated Nanocrystalline Alumina Powder

در اين تحقيق ابتدا پودر آلوميناي آمورف با استفاده از فرآيند هم­رسوبي سنتز شد، سپس پوشش­هاي YSZ/Al2O3 در دو حالت نانوآلوميناي پيروليز نشده و كريستالي با فرآيند پاشش پلاسمايي اعمال شدند. آزمون­هاي اكسيداسيون دما بالا و شوك حرارتي در دماي C˚1100 انجام گرفتند. مشخصه­هاي ساختاري و فازي پوشش­ها با استفاده از ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكترون روبشي گسيل ميداني (FE-SEM) و پراش­سنجي اشعه­ي ايكس (XRD) بررسي شدند. مقايسه­ي ساختاري نمونه ­ها نشان داد كه استفاده از پودر نانوآلومينا كريستالي در كامپوزيت لايه­اي YSZ/Alumina، سبب افزايش خواص حرارتي پوشش­­ها مي­شود. خواص اكسيداسيون دماي بالا و مقاومت در برابر شوك حرارتي پوشش‌هاي YSZ/Al2O3 با نانوآلوميناي پيروليز نشده و پوشش­هاي با تركيب مشابه با نانوآلوميناي كريستالي كه با پاشش پلاسمايي ايجاد شدند مورد بررسي قرار گرفتند. يافته‌ها نشان دادند كه استفاده از پودر نانوآلوميناي پيروليز نشده در كامپوزيت لايه­اي YSZ/Al2O3 منجر به افزايش تخلخل و حفرات انقباضي در پوشش مي­شود كه سبب افزايش نفوذ مولكول‌هاي اكسيژن شده كه در جهت افزايش ضخامت لايه TGO عمل مي‌كند. همچنين تراكم بالا و تماس مناسب بين اسپلت­هاي حاصل از پودر نانوآلوميناي كريستالي مقاومت بالاتري را در برابر سيكل­هاي حرارتي نتيجه مي­ دهد.

In this research, firstly amorphous Alumina powder was produced by co-precipitation method. Then YSZ/Al2O3 coatings were applied by plasma spraying process in two types of pyrolyzed and crystalline nano-alumina. High temperature oxidation and thermal shock resistance test were done at 1100˚C. Microstructure and phase analysis of coatings were studied by optical and electron microscopes and XRD method. Comparison of the microstructure of coatings showed that the use of crystalline nano-alumina powder in the YSZ/Alumina layer composite upgrades the thermal properties. High temperature oxidation and thermal shock resistance of plasma sprayed YSZ/Al2O3 with un-pyrolysed nano-alumina and coatings with same composition with crystalline nano-alumina to created by plasma spraying were studied. Findings showed that the use of un-pyrolyzed nano-alumina powder in YSZ/Al2O3 layer composite resulted in increased porosity and shrinkage cavities in the coating, which increased the diffusion of O2 that causes the TGO growth rate. Also, high density and proper contact between the splats made of crystalline nano-alumina powder results in higher resistance of thermal cycles.