عملکرد پوشش‌های سد حرارتی نانو ساختار در شرایط شوک حرارتی

پوشش‌های سد حرارتی جزء جدایی‌ناپذیر قطعات دمابالا نظیر پره‌های توربین هستند که با کاهش 100 تا 200 درجه‌ای حرارت وارد شده به سوپرآلیاژ پایه، قابلیت فعالیت در دماهای کاری بالاتر و در نتیجه راندمان بیشتر را فراهم می‌کنند. تغییر جنس این پوشش‌ها به دلیل تعدد عوامل موثر، هزینه‌های بالا و پیچیده بودن شرایط کاری همواره با چالش‌های زیادی همراه است اما نانو ساختار کردن پوشش‌های مرسوم می‌تواند یک گزینه مطمئن و کم‌خطر برای ارتقای عملکرد باشد، زیرا در این فرایند بدون تغییر جنس پوشش، تنها ساختار آن تغییر می‌کند و همین امر بسیاری از ریسک‌های موجود در استفاده از مواد جدید را کاهش می‌دهد. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر نانو ساختار کردن پوشش زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (ysz) بر عملکرد آن در شرایط شوک حرارتی است. بدین منظور، روی دیسک‌هایی از جنس اینکونل 738، پوشش ysz مرسوم و نانو ساختار اعمال و از روش کوره‌ای برای آزمون شوک حرارتی استفاده شد. نوآوری اصلی این پژوهش، تعیین پارامترهای پاشش با حداقل تغییرات نسبت به فرایند مرسوم بود به‌گونه‌ای که نواحی نانو در پوشش ایجاد شده و به صورت یکنواخت توزیع گردند و پس از آن نتایج نشان داد که پوشش نانو ساختار می‌تواند عملکرد به مراتب بهتری از پوشش مرسوم داشته باشد.

the performance of nano-structured thermal barrier coatings in thermal shock conditions

thermal barrier coatings are essential for high-temperature components like turbine blades, as they reduce the heat input to the base superalloy by 100 to 200 kelvin. this reduction enables operation at higher temperatures, thereby enhancing efficiency. changing the top layer material presents numerous challenges, including multiple influencing factors, high costs, and complex operating conditions. however, nanostructuring conventional coatings offers a safer, low-risk alternative for performance improvement. this process modifies the coating’s structure without altering its material, mitigating many risks associated with new materials. this research investigates the effect of nanostructuring yttria-stabilized zirconia (ysz) coating on its performance under thermal shock conditions. conventional and nano-structured ysz coatings were applied to inconel 738 disks, and thermal shock tests were conducted using a furnace method. the results demonstrated that the nano-structured coating significantly outperformed the conventional coating.