بررسی مکانیزم خودترمیمی در پوشش های سد حرارتی YSZ حاوی سیلیسیم با معماری دولایه

پوشش های سد حرارتی به طور گسترده برای حفاظت از قطعات دما بالای توربین های گازی به کار می روند؛ با این حال، تشکیل ریزترک ها و تخلخل ها تحت تنش های حرارتی و محیط های خورنده می تواند دوام آن ها را کاهش دهد. در این پژوهش، رفتار ریزساختاری و پاسخ ترمیمی احتمالی پوشش های YSZ حاوی سیلیسیم با معماری تک لایه و دولایه بررسی شد. پوشش ها به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری بر زیرلایه آلیاژ پایه نیکل اعمال شدند. برای ارزیابی عملکرد پوشش ها، آزمون های شوک حرارتی و خوردگی داغ انجام شد و ریزساختار، ترکیب موضعی و ویژگی های فازی نمونه ها به ترتیب با استفاده از SEM/EDS و GIXRD/XRD مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور سیلیسیم در پوشش می تواند در دماهای بالا با اکسید شدن و تشکیل محصولات اکسیداسیون حاوی سیلیسیم، به پر شدن موضعی برخی ریزترک ها و محدود شدن ظاهری گسترش آن ها کمک کند. افزون بر این، معماری دولایه توزیع مناسب تری از گونه های حاوی سیلیسیم در ساختار پوشش نشان داد و از نظر کیفی با پایداری ریزساختاری بهتر در شرایط حرارتی و خورنده همراه بود. نتایج GIXRD/XRD حضور فازهای اصلی YSZ را پیش و پس از آزمون خوردگی داغ تایید کرد. همچنین، اگرچه شناسایی قطعی فازهای بلوری حاوی سیلیسیم تنها بر پایه XRD، به دلیل هم پوشانی با پیک های پرشدت YSZ، امکان پذیر نبود، اما مجموعه شواهد حاصل از GIXRD، نتایج SEM/EDS و عملکرد بهتر پوشش های حاوی سیلیسیم با تشکیل محصولات اکسیداسیون حاوی سیلیسیم و نقش آن ها در پاسخ ترمیمی احتمالی سازگار بود. در مجموع، افزودن سیلیسیم همراه با طراحی دولایه می تواند رویکردی امیدبخش برای توسعه پوشش های سد حرارتی با پاسخ ترمیمی احتمالی باشد.

کلیدواژه ها:

پوشش های سد حرارتی ، خودترمیمی ، سیلیکون ، پاشش پلاسمایی اتمسفری ، خوردگی داغ