مدل سازی شکست در پوششهای محافظ حرارتی

thesis
abstract

پوشش های محافظ حرارتی (thermal barrier coatings) به دلیل مزایای منحصر به فردشان در جهت افزایش دمای کاری و راندمان توربین گاز به طور گسترده ای در اجزای مختلف توربین مورد استفاده قرار می گیرند. این پوشش ها علیرغم داشتن مزایای فراوان، در هنگام کارکرد و مواجهه با دمای بالا، مکانیزم های تخریب متعددی در آنها فعال گشته که هر کدام به گونه ای عملکرد پوشش را تحت تاثیر قرار داده و باعث افت عملکرد آن و در بعضی از موارد منجر به تخریب جزئی یا کلی آن می گردند. در طی این تحقیق، مکانیزم تخریب شکست و جدایی پوشش از روی فلز پایه مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، مدلی بر اساس مشخصات ریزساختاری پوشش سرامیک تازه پاشش داده شده حاصل از فرایند پاشش حرارتی و پوشش تف جوش شده در دمای بالا ارائه شده است تا رفتار غیر خطی پوشش های سرامیک پاشش حرارتی شده تحت بارگذاری فشاری و تغییر رفتار تنش- کرنش پوشش ناشی از فرایند تف جوشی در دمای بالا را شبیه سازی نماید. نتایج حاصل از مدل به کمک نتایج تجربی راستی آزمایی شده است. نتایج آنالیز حساسیت نشان می دهد که عمده تغییرات خواص مکانیکی و رفتار پوشش در طی فرایند تف جوشی، ناشی از فرایند نفوذ سطحی بوده که در طی آن از میزان ریزترک های موجود در پوشش کاسته می شود. در ادامه مدلی برای بررسی عملکرد پوشش محافظ حرارتی تحت بارگذاری دمایی ارائه شده است که در آن تحولات متالورژیکی که در پوشش در حین کارکرد اتفاق می افتد، لحاظ شده است. به کمک نتایج حاصل از مدل ارائه شده، ضمن توجیه فرایندهای فیزیکی شکست که در لایه های مختلف پوشش و در فصول مشترک آنها اتفاق می افتد، تاثیر پارامترهای ریزساختاری لایه سرامیک بیرونی بر روی تنش های موثر در شکست پوشش نیز بررسی گردیده است. رشد لایه اکسید و تف جوشی لایه سرامیک بیرونی از عوامل مهم در تخریب پوشش تشخیص داده شده اند. با استفاده از تکنیک modified crack closure integral (mcci)، رفتار ترک در نواحی مختلف لایه سرامیک بیرونی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که بارگذاری ترک ها با رشد لایه اکسید تغییر می یابد و فرایند رشد ترک جدایی تنها می تواند در نواحی نزدیک به فصل مشترک لایه های اکسید و سرامیک بیرونی اتفاق بیافتد. همچنین زبری سطوح در هنگام فرایند پاشش تاثیر زیادی بر روی بارگذاری ترک دارد. بنابراین از نقطه نظر مکانیک شکست بهتر است که دامنه ناهمواری تا حد امکان کمتر شود هر چند که از نقطه نظر فرایند پوشش دهی، بایستی حداقل زبری سطح موجود باشد تا چسبندگی لایه سرامیک بیرونی به لایه واسطه به خوبی صورت پذیرد. بنابراین زبری بهینه ای وجود دارد که در آن دو معیار شکست و چسبندگی به طور همزمان و به طور نسبی ارضاء می شوند.

First 15 pages

Signup for downloading 15 first pages

Already have an account?login

similar resources

تحلیل ریشه‌های خرابی شکست محافظ حرارتی پایینی چندراهه دود

محافظ حرارتی چندراهه دود، یکی از قطعات مهم موتور خودروهای سواری است. در اکثر موتورها ‏یک یا دو محافظ حرارتی بر روی چندراهه دود نصب می‌شود تا از انتقال حرارت به قطعات فوقانی ‏موتور جلوگیری شود. از آنجا که این قطعه تحت بارهای حرارتی و ارتعاشی ناشی از کارکرد موتور ‏است، احتمال شکست آن تحت این بارها زیاد است. شکست این قطعه موجب اغتشاش، سروصدا و ‏خرابی‌های دیگر در موتور می‌گردد. عوامل مؤثر در این خر...

full text

مدل سازی بازیاب های حرارتی دوار

بازیاب‌های گرمایی نوع دوار از دسته مبدل‌های فشرده‌ای هستند که در آن‌ها انرژی حرارتی جریان گاز داغ توسط ماتریس جذب شده و سپس این انرژی به جریان گاز سرد داده می‏ شود. تحلیل ریاضی این نوع از مبدل و بررسی اثر پارامترهای مختلف می‌تواند نقش بسزایی در بهبود عملکرد آن‌ها داشته باشد. در این مقاله از مدل ریاضی برای تحلیل گرمایی سیال و ماتریس استفاده شده است. در مدل اثر پارامترهای سرعت چرخش ماتریس، هدایت ...

full text

بررسی آزمایشگاهی و مدل سازی شکست حرارتی خوراک الفین 12

شکست حرارتی هیدروکربن ها در حضور بخار آب یک روش متداول و کارامد برای تولید اتیلن و پروپیلن محسوب می شود. در این پایان نامه شکست حرارتی خوراک مجتمع الفین 12(در دست طراحی) بررسی شده است. خوراک الفین 12 مورد استفاده در این پایان نامه، حاوی 26/65% نرمال پارافین، 28/28% ایزوپارافین، 17/84% نفتن و 19/3% آروماتیک می باشد. برای انجام آزمایشات، از طراحی آزمایش ccd به دلیل دقت بالا و تعداد کم آزمایشات، ا...

15 صفحه اول

بررسی حالت‌های مختلف شکست سنگ‌چین‌های محافظ آبشکن مستغرق

آبشکن یکی از رایج­ترین سازه‌های محافظت از سواحل می­باشد. آبشکن‌ها می‌توانند مستغرق و یا غیر‌مستغرق باشند، آبشکن‌های مستغرق بیشتر در مسائل کشتیرانی و آبشکن غیر مستغرق در مسائل دیگر کاربرد دارند. این سازه خود در معرض فرسایش در کناره‌ها و دماغه قرار می‌گیرد.  جهت مقابله با آبشستگی ایجاد شده در اطراف آبشکن­ها یکی از ساده‌ترین و در عین حال اقتصادی­ترین روش‌ها، استفاده از سنگ‌چین است. در این تحقیق به...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


document type: thesis

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023