بررسی و مقایسه رفتار شوک حرارتی پوشش سد حرارتی نانوساختار و میکرونی YSZ اعمال شده به روش پاشش پلاسما

در این پژوهش پوشش‌های نانوساختار و میکرونی زیرکونیایی بر روی زیرلایه‌های سوپر آلیاژ پایه نیکل پوشش داده شده با MCrAlY به روش پاشش پلاسما اعمال شدند. آزمایش شوک حرارتی روی نمونه‌ها به صورت گرم کردن نمونه‌ها در کوره تا دمای 1200 درجه سانتیگراد و سرد کردن سریع در آب 25 درجه سانتیگراد انجام پذیرفت. برای بررسی ریزساختار و تغییرات فازی از میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش اشعه ایکس استفاده شد. نتایج طول عمر نمونه‌ها در سیکل‌های حرارتی نشان داد که تعداد سیکل تا تخریب برای پوشش‌های نانوساختار 38% بیشتر از پوشش‌های میکرونی است. همچنین بررسی سطح مقطع نمونه‌های آزمایشی نشان داد که تخریب در نمونه‌های نانوساختار در نواحی اطراف فصل مشترک پوشش سرامیکی و لایه MCrAlY رخ داده است و تخریب در پوشش‌های میکرونی علاوه بر نواحی اطراف فصل مشترک به صورت ترک‌های عمیق عمودی در لایه سرامیکی نیز مشاهده شد. بررسی فازی انجام شده بعد از آزمون شوک حرارتی نشان داد که هر دو پوشش نانوساختار و میکرونی دچار تغییر فاز نشده‌اند. همچنین تصاویر میکروسکوپی نشان داد که توزیع تخلخل‌ها در پوشش میکرونی نسبت به پوشش نانوساختار ناهمگن‌تر است. به منظور بررسی صحت نتایج تجربی از مدل‌سازی به روش اجزاء محدود استفاده شد. به کمک مدل‌سازی مشخص شد که تنش حرارتی ایجاد شده در پوشش نانوساختار MPa 70 کمتر از پوشش میکرونی است.