پیش‌بینی عمر تخریب پوشش‌های سد حرارتی نسل جدید تک و دو لایهzro2-8y2o3 / gd2zr2o7 حین اعمال سیکل‌های حرارتی

پیش‌بینی عمر تخریب پوشش‌های سد حرارتی بعنوان یکی از چالش‌های مهم در قطعات بخش داغ توربین‌های گازی مطرح است. در این مطالعه به بررسی تنش‌های موثر در تعیین عمر پوشش‌های سد حرارتی نسل جدید تک لایه gd2zr2o7 (gdzo) و دو لایه zro2-8y2o3 (ysz) / gdzo پرداخته شده است. برای این منظور پوشش‌های سد حرارتی تک لایه gdzo و دو لایه ysz / gdzo روی in738lc / conicraly به روش پاشش پلاسمای اتمسفری اعمال شدند. سپس رفتار اکسیداسیون سیکلی آن‌ها در دمای °c1100 با سیکل‌های 4 ساعته مورد بررسی قرار گرفت. بررسی‌های ریزساختاری پوشش‌های سد حرارتی (قبل و بعد از اکسیداسیون) توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی انجام شد. علاوه بر این رفتار مکانیکی پوشش‌های سد حرارتی توسط آزمون نانو فرورونده بررسی و سپس تغییرات نرخ آزاد سازی انرژی ناشی از رشد ترک در پوشش‌های سد حرارتی حین سیکل‌های اکسیداسیون محاسبه شد. نتایج نشان داد که تغییرات نرخ آزاد سازی انرژی رشد ترک پوشش سد حرارتی دو لایه ysz / gdzo نسبت به پوشش سد حرارتی تک لایه gdzo کمتر و در نتیجه عملکرد دما بالای بهتری دارد. بکارگیری یک لایه ysz مابین دو لایه میانی و بالایی منجر به بهبود خواص مکانیکی پوشش‌های سد حرارتی نسل جدید شده و با افزایش مقاومت به اکسیداسیون سبب افزایش طول عمر آن‌ها می‌شود.

failure lifetime prediction of single and dual-layer zro2-8y2o3 / gd2zr2o7 new generation thermal barrier coatings undergoing thermal cycling

prediction of the failure lifetime of thermal barrier coatings (tbcs) is usually considered as one of the important challenges in the hot section components of gas turbines. in this study, the effective stresses in determining the lifetime of new-generationsingle-layer gd2zr2o7 (gdzo) and dual-layer zro2-8y2o3 (ysz) / gdzo tbcs were investigated. for this purpose, singlelayergdzo and dual-layer ysz / gdzo tbcs were applied on in738lc / conicraly by atmospheric plasma sprayingtechnique. then, their cyclic oxidation behavior was studied at 1100°c with 4-h cycles. the morphologies of the tbcs (beforeand after oxidation) were investigated by field emission scanning electron microscopy. in addition, the mechanical behavior ofthe tbcs was examined by the nanoindentation test. the variation in the energy release rate of the tbcs during oxidationcycles was calculated. the results showed that the changes in the energy release rate of dual-layer ysz / gdzo tbc comparedto single-layer gdzo tbc are less, and, therefore, have a better high-temperature performance. applying an intermediate yszlayer between the bond and top coats enhances the mechanical properties of new-generation tbcs and extends their lifetimeby improving their resistance to high-temperature oxidation.