هدف از اعمال پوششی مناسب، بدست آوردن مقاومت دراز مدت در برابر محیط خورنده می‌باشد. پوشش‌های دمای بالا، از جمله پوشش‌هایی هستند که جهت افزایش طول عمر قطعات توربین‌های گازی از جمله پره‌ها بکار برده می‌شوند. جهت بدست آوردن راندمان بیشتر در توربین‌های گازی طبق محاسبات ترمودینامیکی لازم است که دمای گاز خروجی از پره‌ها بالاتر رود. با افزایش دما، بخاطر فعالیت بیشتر محیط و تغییرات دینامیکی در ساخت اجسام، مشکلاتی از قبیل خزش، خستگی حرارتی، اکسیداسیون و خوردگی داغ بوجود می‌آید که نیاز به توسعه و تولید مواد بهتر، وجود دارد. همچنین با توجه به اینکه با افزایش استحکام، مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی در دمای بالا کاهش می‌یابد، سعی بر این است که بتوان ابتدا آلیاژی با استحکام بالا تولید و سپس جهت حفاظت آن ها در برابر عوامل ذکر شده سطوح آن ها را پوشش داد.
یکی از راه‌های افزایش راندمان و کارایی توربین‌های گازی، افزایش دمای ورودی می‌باشد. نیاز به افزایش دمای کاری پره‌ها، افزایش عملکرد و طول عمر اجزای مورد استفاده در توربین گازی منجر به پیشرفت تکنولوژی علم مواد شده است. این بهبود عملکرد از طریق طراحی مواد جدید و روش‌های تولید بهتر قابل دستیابی است. به این منظور توسعه سوپرآلیاژهای پایه نیکل از حالت کار گرم شده به ریخته‌گری، ریخته‌گری جهت‌دار و تک کریستال صورت گرفته است و در ادامه پره‌های پوشش‌دار جایگزین پره‌های بدون پوشش شدند.
مقاومت به اکسیداسیون پوشش‌ها در دمای بالا به دو صورت میسر می‌شود: یکی با ایجاد پوششی خنثی در برابر محیط خورنده که که با آن محیط واکنش نداده و دیگری پوشش‌هایی که با تغییر ترکیب سطح توسط یک عنصر فعال و واکنش آن با محیط، لایه ای محافظ بدست آید که بتواند سطح را در برابر محیط محافظت کند. از دسته اول پوشش‌های TBC و از دسته دوم پوشش‌های نفوذی از جمله آلومینایزینگ،
کرومایزینگ و سیلیکونایزینگ را می‌توان نام برد.
روش مخلوط پودری (آلومینیومدهی) یک روش مهندسی نسبتا ارزان برای تشکیل پوشش های دمای بالا است. سادگی فناوری مورد نیاز، تکرار پذیری قابل قبول و قابلیت پوششدهی قطعات با شکل و اندازه متنوع این روش را برای مدت طولانی در صدر فناوریهای مورد استفاده صنایع دمای بالا به ویژه توربینها قرار داده است.پوشش‌های نفوذی آلومینایدی با غنی کردن سطح آلیاژ از آلومینیوم بدست می‌آیند که با ایجاد اکسید آلومینیوم بر روی سطح پوشش در محیط، لایه محافظی در مقابل نفوذ اکسیژن تشکیل می‌گردد. رشد این لایه نسبت به اکسیدهای دیگر کم بوده و می‌توان با این روش آلیاژ پایه را در دماهای بالا محافظت نمود، زیرا این اکسید تا دماهای نزدیک به 1100 درجه سانتیگراد مقاوم می‌باشد.
تحقیقات وسیعی در خصوص اثر عناصر مختلف بر خواص پوشش‌های نفوذی Al ساده صورت گرفته است. اغلب این تحقیقات در مورد بهبود چسبندگی پوسته در اکسیداسیون چرخهای و بهبود رفتار خوردگی داغ پوشش انجام شده است. یكی از مهمترین روش‌های شناخته شده برای بهبود چسبندگی پوسته اكسیدی، اثر عناصر اکسیژن‌دوست نظیر ایتریم، سریم، هافنیم و مانند آن هاست. غلظت اندكی از این عناصر یا اكسید آن ها می‌تواند مورفولوژی لایه اكسیدی آلومینا و فصل مشترك آن با پوشش آلومینایدی را اصلاح كند و چسبندگی پوسته آلومینا به پوشش آلومیناید را به‌طور قابل ملاحظه‌ای بیفزاید. روش‌هایی که تا کنون برای وارد کردن عناصر اکسیژن‌دوست یا اکسید آنها در پوشش‌های دمای بالا مورد استفاده قرار گرفته عمدتاً آزمایشگاهی بوده و اجرای عملی آنها برای صنایع مشکل است. به عنوان نمونه می‌توان به روش‌های کاشت یونی، رسوب شیمیایی بخار و سل- ژل اشاره کرد.
در این تحقیق از یک لایه آبکاری الکتریکی (Electroplating) شده نیکل به عنوان زمینۀ نگه‌دارنده نانو ذرات سریا بهره‌گیری شد. در این روش ابتدا یک لایه ضخیم نانوکامپوزیتی به وسیله آبکاری الکتریکی نیکل در حمام حاوی نانو ذرات سریا بر سطح زیر لایه ایجاد می‌شود و در مرحله بعد پوشش نفوذی آلومینایدی با رشد درونگرا (Inward Growth) بر مجموعه زیرلایه و لایه آبکاری الکتریکی شده اعمال می‌شود. توسعه این روش با توجه به جاافتادگی فرایندهای آبکاری الکتریکی و پوشش نفوذی در صنعت می‌تواند با استقبال مناسب صنایع دمای بالا روبرو شود. در این زمینه سابقه تحقیقات مشابه در داخل کشور بدست نیامد و نسبت به مقالات مشابه خارجی نیز در کار حاضر تفاوت‌هایی در مواد و روش‌کار وجود دارد.
فرم در حال بارگذاری ...
