-
حرية الوصول المقاله
1 - Degradation Mechanisms of APS and EB-PVD Thermal Barrier Coatings
A Rabieifar V Abouei Mehrizi M Ghanbari HaghighiThermal barrier coatings (TBCs) are a crucial technology in thermal stability. Their use to achieve surface temperature reduction of the underlying superalloys surpasses all other achievements in the field of material technologies that have taken place in the last three أکثرThermal barrier coatings (TBCs) are a crucial technology in thermal stability. Their use to achieve surface temperature reduction of the underlying superalloys surpasses all other achievements in the field of material technologies that have taken place in the last three decades. The technological advances in TBCs make them suitable for operation in the most demanding high-temperature environment of aircraft and industrial gas-turbine engines. The performance of these multi-layered and multi-material systems, tailored for high-temperature applications, is closely linked to their microstructure evolution. Many factors influence the durability of TBCs; therefore, in order to tailor these engineering materials for high-temperature applications, it is required to have a comprehensive understanding of the effects of the contributing factors and their interaction with the development of advanced TBCs. Improvements in TBCs will require a better understanding of the complex changes in their structure and properties that occur under operating conditions that lead to their failure. This article overviews the intrinsic and extrinsic degradation mechanisms, including TGO growth, thermal shock, CMAS attack, hot corrosion, erosion, sintering and phase transformations, thermal fatigue, thermo-mechanical tensile and foreign object damage. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
2 - A Comprehensive Review of Thermal Barrier Coatings Microstructure with Different Platinum-Modified Aluminide Bond Coats
A RabieifarThermal Barrier Coatings (TBCs) are used to protect the surface of hot components of gas turbines. TBCs usually have three layers and include a Top Coat (TC) ceramic layer, an intermediate metallic Bond Coat (BC) layer, and a Thermally Grown Oxide (TGO) layer. In the pr أکثرThermal Barrier Coatings (TBCs) are used to protect the surface of hot components of gas turbines. TBCs usually have three layers and include a Top Coat (TC) ceramic layer, an intermediate metallic Bond Coat (BC) layer, and a Thermally Grown Oxide (TGO) layer. In the present study, a brief survey of the microstructure of the ceramic layer produced by Air Plasma Spray (APS) and Electron Beam Physical Vapor Deposition (EB-PVD) has been done. Due to the inherent microstructure of the top coat ceramic layer, Diffusion aluminide bond coats are widely used in thermal barrier coatings for oxidation and hot corrosion resistance of Ni-base superalloy components of advanced gas turbine engines. Modifying these coatings by Pt addition considerably improves their high-temperature oxidation resistance. This effect of Pt has prompted intense research on the microstructure and oxidation behavior of Pt-modified aluminide coatings (Pt-Al) over the past several decades. The present review is to collate the available information on the subject. The study includes traditional b-(Ni, Pt)Al bond coats as well as the Pt-modified g–g¢ type of bond coats that have gained prominence in more recent times. A brief description of typical process steps involved in the formation of Pt-aluminide coatings is provided followed by a detailed assessment of coating microstructures reported under various processing conditions. The influence of prior diffusion treatment, on the coating microstructure, is highlighted. The various mechanisms of the role of Pt in enhancing the oxidation and resistance of aluminide coatings, as suggested in the literature, are discussed. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
3 - A study on the numerical simulation of thermo-mechanical behavior of the novel functionally graded thermal barrier coating under thermal shock
N. Nayebpashaee H. Vafaeenezhad S. M. M. Hadavi S. H. Seyedein M. R. Aboutalebi H. SarpoolakyAn attempt was made to investigate the thermal and residual stress distribution in a novel three layer (La2Zr2O7/8YSZ/NiCrAlY) during a real-like heating regime which includes heating, service time and final cooling. For achieving maximum accuracy and consistency in cal أکثرAn attempt was made to investigate the thermal and residual stress distribution in a novel three layer (La2Zr2O7/8YSZ/NiCrAlY) during a real-like heating regime which includes heating, service time and final cooling. For achieving maximum accuracy and consistency in calculation of thermal and mechanical properties of hybrid coating system, all related and required properties were introduced to the software in temperature-dependent mode. Element modification approaches like mass scaling leads to a considerable reduction in running time while satisfying and not violating accuracy and converging criteria and constrains. Applying adaptive hybrid meshing techniques which applies both mesh–part dependency and independency during numerical iterative solution avoids element distortion and diverging in coupled problem. Heat flux and nodal temperature contours indicated that, most of damaging and harmful thermal load and residual stresses concentrate on ceramic top coats and this may lead less harm and life time reduction in the substrate. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
4 - Evaluation of Thermal Barrier Coating in Fatigue Life for an Aluminum Alloy Piston with Considering Residual Stress
H AshouriNowadays, engine components are subjected to higher loads at elevated temperatures due to the increasing requirements regarding weight, performance, and exhaust gas emission. Thus, fatigue due to simultaneous thermal and mechanical loading became a determinant among the أکثرNowadays, engine components are subjected to higher loads at elevated temperatures due to the increasing requirements regarding weight, performance, and exhaust gas emission. Thus, fatigue due to simultaneous thermal and mechanical loading became a determinant among the damage forms. The effect of a thermal barrier coating (TBC) on the thermal stress and fatigue life in a gasoline engine piston with considering stress gradient was studied. For this purpose, coupled thermo-mechanical analysis of a gasoline engine piston was performed. Then fatigue life of the component was predicted using a standard stress-life analysis and results were compared to the original piston. The results of finite element analysis (FEA) indicated that the stress and number of cycles to failure have the most critical values at the upper portion of piston pin and piston compression grooves. The obtained thermo-mechanical analysis results proved that the TBC system reduces the stress distribution in the piston by about 2.4 MPa and 8.5 MPa at engine speeds of 1000 rpm and 5000 rpm, respectively. The fatigue life results showed that the number of cycles of failure for the coated piston is approximately 12% and 31% higher than the original piston at engine speeds of 1000 rpm and 5000 rpm, respectively. To evaluate properly of results, stress analysis and fatigue life results is compared with experimental damaged piston and it has been shown that critical identified areas, match well with areas of failure in the experimental sample. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
5 - بررسی رفتار سینتیکی اکسیداسیون ایزوترم دمای بالای پوشش های MCrAlY اعمال شده به روش HVOF
سید سینا خلیفه سلطانی رضا ابراهیمی کهریزسنگی فرید نعیمیامروزه در صنایع نیروگاهی به خصوص توربین های گازی از سوپرآلیاژهای مقاوم به خوردگی داغ و اکسیداسیون دما بالا استفاده می شود. این سوپرآلیاژها مقاومت خوبی در مقابل حمله و ورود گازهای داغ و نرمه خاکستر ناشی از احتراق سوختی و هم چنین خوردگی های اتمسفری از خود نشان می دهند. به أکثرامروزه در صنایع نیروگاهی به خصوص توربین های گازی از سوپرآلیاژهای مقاوم به خوردگی داغ و اکسیداسیون دما بالا استفاده می شود. این سوپرآلیاژها مقاومت خوبی در مقابل حمله و ورود گازهای داغ و نرمه خاکستر ناشی از احتراق سوختی و هم چنین خوردگی های اتمسفری از خود نشان می دهند. به همین دلیل استفاده از این سوپرآلیاژها در صنایع نیروگاهی امروزه مورد توجه بساری قرار دارند. از طرفی پوشش دهی پاشش حرارتی به روی این دسته از سوپرآلیاژها می تواند مقاومت به خوردگی داغ و اکسیداسیون دما بالا را افزایش دهد. در این تحقیق رفتار اکسیداسیون همدمای پوشش CoNiCrAlY وسینتیک رشد لایه اکسید حرارتی (TGO) مورد بررسی قرار گرفت. برای اعمال پوشش CoNiCrAlY Amdry 9954 بر روی زیرلایه سوپرآلیاژ پایه نیکل (اینکونل 738) از فرآیند پاشش سوخت اکسیژن سرعت بالا (HVOF) استفاده شد. نمونه های پوشش داده شده در دمای ℃ 1100 به مدت زمان های 5 تا 100 ساعت در کوره ی الکتریکی معمولی تحت اتمسفر هوا اکسید شدند. نمونه های مورد آزمایش به وسیله ی میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز عنصری (EDS) و آنالیز تفرق اشعه X (XRD) مورد آزمون قرار گرفتند. مشخصات ریزساختار نشان دهنده ی رشد پوسته متوالی و پیوسته TGO یا همان Al2O3 بر روی پوشش می باشد. همچنین در فرآیند اکسیداسیون تشکیل اکسیدهای مخلوط مضر همانند اسپینل CoCo2O4 و NiAl2O4 و CrO3 و Y3Al5O12 بر روی Al2O3 (لایه TGO) مشاهده شد. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
6 - سنتز پودر هگزا آلومینات لانتانیم (LaMgAl11O19) به منظور پوشش دهی به روش پلاسما اسپری بر روی سوپر آلیاژ پایه نیکل به عنوان پوشش سد حرارتی
محمد مهدی خرمی راد محمد رضا رحیمی پور سید محمد مهدی هادوی کوروش شیروانی جوزانیهگزاآلومینات لانتانیم(LaMgAl11O19) به عنوان یک پوشش سد حرارتی جدید به دلیل خواص و ویژگی های برتر، جایگزین مناسبی برای زیرکونیای پایدارشده با ایتریا( YSZ) می باشد. در این پژوهش ابتدا به سنتز پودر به روش حالت جامد و سپس به بررسی و فرآوری آن جهت انجام پوشش دهی پلاسما اسپری أکثرهگزاآلومینات لانتانیم(LaMgAl11O19) به عنوان یک پوشش سد حرارتی جدید به دلیل خواص و ویژگی های برتر، جایگزین مناسبی برای زیرکونیای پایدارشده با ایتریا( YSZ) می باشد. در این پژوهش ابتدا به سنتز پودر به روش حالت جامد و سپس به بررسی و فرآوری آن جهت انجام پوشش دهی پلاسما اسپری پرداخته شد. جهت ارزیابی خواص پودر سنتز شده از میکروسکوپ الکترونی، الگوی پراش اشعه ایکس و آنالیز حرارتی استفاده شد. برای سنتز هگزا آلومینات لانتانیم، ابتدا از α-Al2O3 به عنوان مواد اولیه استفاده شد که نتایج نشان دهنده عدم تشکیل فاز مورد نظر بود. سپس از پودر -Al2O3γ استفاده شد که در نتیجه آن ترکیبی به صورت تکفاز با مورفولوژی صفحه ای تشکیل شد و همچنین دمای سنتز این ترکیب Cº1330 تعیین گردید. در محدوده دمای Cº1100-850 ترکیبات LaAlO3، MgAl2O3 و α-Al2O3 تشکیل گردیدند که استحاله فاز نهایی ناشی از واکنش این سه ترکیب می باشد. از نتایج آنالیز فازی می توان نتیجه گرفت که نقش اصلی فاز-Al2O3γ، کاهش دمای سنتز فاز اسپینل MgAl2O4 در دمایی کمتر از Cº 1100 می باشد. آنالیز شیمیایی پودرهای گرانول شده و پوشش اعمالی به روش پلاسما اسپری تحت پارامترهای بهینه سازی شده، حاکی از وجود یک سیستم تکفاز و عدم تجزیه ترکیب می باشد. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
7 - بررسی خواص اکسیداسیون و شوک حرارتی پوشش سپرحرارتی کامپوزیتی YSZ/Al2O3 با آلومینای ایجاد شده با فرایند پاشش حرارتی محلول پیشماده
سعید تقی رمضانی ضیاء والفی ناصر احسانیدر این تحقیق ابتدا پوشش سپرحرارتی NiCrAlY/YSZ با روش پاشش پلاسمایی اعمال و سپس یک لایه سد نفوذی آلومینا با دو فرایند پاشش پلاسمایی محلول پیش ماده و پاشش شعله ای محلول پیش ماده بر روی YSZ لایه نشانی شد. آزمون های اکسیداسیون دما بالا و شوک حرارتی در دمای C˚1100 انجام گرف أکثردر این تحقیق ابتدا پوشش سپرحرارتی NiCrAlY/YSZ با روش پاشش پلاسمایی اعمال و سپس یک لایه سد نفوذی آلومینا با دو فرایند پاشش پلاسمایی محلول پیش ماده و پاشش شعله ای محلول پیش ماده بر روی YSZ لایه نشانی شد. آزمون های اکسیداسیون دما بالا و شوک حرارتی در دمای C˚1100 انجام گرفتند. مشخصه های ساختاری پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) بررسی شدند. مقایسه ی ساختاری نمونه ها نشان داد که اعمال پوشش آلومینا با فرایند پاشش شعله ای محلول پیش ماده سبب افزایش خواص حرارتی پوشش ها می شود. خواص اکسیداسیون دمای بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی پوششهای YSZ/Al2O3 با آلومینای ایجادشده به روش پاشش حرارتی محلول پیش ماده با ترکیب مشابه مورد بررسی قرار گرفت. یافتهها نشان دادند که اعمال آلومینا به روش پاشش شعله ای محلول پیش ماده منجر به افزایش مقدار اسپلت های تشکیلشده می شود که تماس مناسب بین اسپلتها، سبب کاهش نفوذ مولکولهای اکسیژن میشود که در جهت کاهش ضخامت لایه TGO و همچنین افزایش مقاومت در برابر شوک حرارتی عمل میکند. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
8 - مقایسه خواص اکسیداسیون و شوک حرارتی پوششهای سپر حرارتی کامپوزیتی YSZ/Nano-Al2O3 با آلومینای ایجاد شده از فرآیند پاشش پلاسمایی پودر پیشماده پیرولیز نشده و پودر کریستالی نانوآگلومره
سعید تقی رمضانی ضیاء والفی ناصر احسانی مسعود میرجانیدر این تحقیق ابتدا پودر آلومینای آمورف با استفاده از فرآیند هم رسوبی سنتز شد، سپس پوشش های YSZ/Al2O3 در دو حالت نانوآلومینای پیرولیز نشده و کریستالی با فرآیند پاشش پلاسمایی اعمال شدند. آزمون های اکسیداسیون دما بالا و شوک حرارتی در دمای C˚1100 انجام گرفتند. مشخصه های ساخ أکثردر این تحقیق ابتدا پودر آلومینای آمورف با استفاده از فرآیند هم رسوبی سنتز شد، سپس پوشش های YSZ/Al2O3 در دو حالت نانوآلومینای پیرولیز نشده و کریستالی با فرآیند پاشش پلاسمایی اعمال شدند. آزمون های اکسیداسیون دما بالا و شوک حرارتی در دمای C˚1100 انجام گرفتند. مشخصه های ساختاری و فازی پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترون روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و پراش سنجی اشعه ی ایکس (XRD) بررسی شدند. مقایسه ی ساختاری نمونه ها نشان داد که استفاده از پودر نانوآلومینا کریستالی در کامپوزیت لایه ای YSZ/Alumina، سبب افزایش خواص حرارتی پوشش ها می شود. خواص اکسیداسیون دمای بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی پوششهای YSZ/Al2O3 با نانوآلومینای پیرولیز نشده و پوشش های با ترکیب مشابه با نانوآلومینای کریستالی که با پاشش پلاسمایی ایجاد شدند مورد بررسی قرار گرفتند. یافتهها نشان دادند که استفاده از پودر نانوآلومینای پیرولیز نشده در کامپوزیت لایه ای YSZ/Al2O3 منجر به افزایش تخلخل و حفرات انقباضی در پوشش می شود که سبب افزایش نفوذ مولکولهای اکسیژن شده که در جهت افزایش ضخامت لایه TGO عمل میکند. همچنین تراکم بالا و تماس مناسب بین اسپلت های حاصل از پودر نانوآلومینای کریستالی مقاومت بالاتری را در برابر سیکل های حرارتی نتیجه می دهد. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
9 - بررسی خواص رئولوژی و پایداری سوسپانسیون های آبی حاوی نانو ذرات سرامیکی YSZ
رضا پورشهسواری امیرحسین یقطین نوید حسین آبادیبکارگیری نانو سرامیک YSZ در حالت معلق در فاز مایع به عنوان ماده اولیه در فرایند پوشش دهی پلاسمایی منجر به ایجاد پوشش های سپر حرارتی با مقاومت بالاتر در برابر اکسیدسیون در دماهای بالا می گردد. کلید این موضوع دست یابی به سوسپانسیون آبی پایدار حاوی این نانو ذرات سرامیکی می أکثربکارگیری نانو سرامیک YSZ در حالت معلق در فاز مایع به عنوان ماده اولیه در فرایند پوشش دهی پلاسمایی منجر به ایجاد پوشش های سپر حرارتی با مقاومت بالاتر در برابر اکسیدسیون در دماهای بالا می گردد. کلید این موضوع دست یابی به سوسپانسیون آبی پایدار حاوی این نانو ذرات سرامیکی می باشد. در این تحقیق خواص رئولوژی و پایداری نانو ذرات YSZ در محیط آبی مورد بررسی قرار گرفته است. نوع جدا کننده های اضافه شونده به سوسپانسیون و خواص شیمیایی محیط آبی به عنوان فاکتورهای تاثیر گذار در مبحث پایداری سوسپانسیون حاوی 30 درصد وزنی جامد مورد مطالعه قرار گرفت. جهت مشخصه یابی خواص، آزمون های وسیکوزیته، پتانسیل زتا، فاکتور NTU و TSI و نرخ رسوب گذاری انجام گردید و نیز خواص ماندگاری سوسپانسیون های مختلف با گذشت زمان بررسی شد. نتایج نشان داد که استفاده از جدا کننده آلفا ترپینیول با غلظت 1/0 درصد وزنی در محیط آبی با pH برابر با 5/2 منجر به ایجاد سوسپانسیون بهینه با ویسکوزیته cp 5/1، پتانسیل زتا mV 56، فاکتور NTU و TSI به ترتیب برابر با 3680 و 9/3 شده است. بررسی ریز ساختاری پوشش سپر حرارتی ایجاد شده ناشی از پاشش پلاسمایی سوسپانسیون بهینه نشانگر ایجاد ساختار ستونی بوده که خصوصیات پایداری و مقاومت بالاتر در برابر اکسیداسیون را در این نوع پوشش ها به همراه خواهد داشت. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
10 - رفتار شوک حرارتی پوششهای سد حرارتی YSZ، /YSZ مولایت و پوشش گرادیانی /YSZ مولایت بر روی سوپر آلیاژ پایه نیکل تهیه شده با روش اسپری پلاسمایی (APS)
نادر سلطانی ایمان مباشرپور اسماعیل صلاحی علی صداقت آهنگریدر این پژوهش رفتار شوک حرارتی ، سه نوع پوشش سد حرارتی زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (YSZ) ، پوشش لایهای زیرکونیای پایدار شده با ایتریا و پوشش مولایت (YSZ/Mullie) و پوشش گرادیانی از زیرکونیای پایدار شده با ایتریا و مولایت (YSZ/Mullie) بر روی سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکون أکثردر این پژوهش رفتار شوک حرارتی ، سه نوع پوشش سد حرارتی زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (YSZ) ، پوشش لایهای زیرکونیای پایدار شده با ایتریا و پوشش مولایت (YSZ/Mullie) و پوشش گرادیانی از زیرکونیای پایدار شده با ایتریا و مولایت (YSZ/Mullie) بر روی سوپر آلیاژ پایه نیکل اینکونل 738 کم کربن به همراه لایه میانی پوشش داده شده با روش اسپری پلاسمایی مقایسه شد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، و پراش اشعه ایکس(XRD)، بررسی ریزساختار و آنالیز فازی انجام شد. درصد تخلخل و شوک پذیری پوششها در دمای °C1100 مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش مولایت به صورت لایهای و گرادیانی بر روی پوشش YSZ از میزان حفرات و تخلخل ها کاسته میشود که این پدیده به علت افزایش مقادیر ذرات ذوب شده مولایت میباشد. درصد تخلخل مربوط به پوشش لایهای و گرادیانی از مولایت به ترتیب برابر با 8 و 5/3 درصد به دست آمد. با استفاده از نتایج آزمون شوک حرارتی مشخص شد طول عمر پوشش لایهای از مولایت از پوشش گرادیانی مولایت و پوششYSZ بیشتر است. بیشینه طول عمر پوشش لایهای از مولایت هفتاد سیکل ده دقیقه ای در کوره با دمای °C1100 ثبت شد. در شرایط آزمون شوک حرارتی طول عمر پوششهای گرادیانی و YSZ به ترتیب 60 و 25 سیکل اندازه گیری شد. پوششهای گرادیانی از مولایت در شوک حرارتی درصد انقباض بیشتری را نسبت به پوشش لایهای مولایت از خود نشان دادند. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
11 - بررسی خواص خوردگی سایشی و خوردگی داغ پوشش آلومینا اعمال شده بر روی پایه فولادی به روش پاشش حرارتی حاصل از سوخت اکسیژندار
سید علی خسروی فرد امیر حسین یقطین امین اخباریزاده علیرضا عراقیدر این تحقیق پوشش آلومینا بر روی زیر لایه فولاد ابزار گرم کار 4340 با ضخامت 240 میکرومتر و با کمک روش پاشش حرارتی حاصل از سوخت اکسیژندار (HVOF) اعمال گردید. مورفولوژی پوشش و تاثیر محیط خورنده اسیدی حاوی اسید کلریدریک (5-15% حجمی) با کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) م أکثردر این تحقیق پوشش آلومینا بر روی زیر لایه فولاد ابزار گرم کار 4340 با ضخامت 240 میکرومتر و با کمک روش پاشش حرارتی حاصل از سوخت اکسیژندار (HVOF) اعمال گردید. مورفولوژی پوشش و تاثیر محیط خورنده اسیدی حاوی اسید کلریدریک (5-15% حجمی) با کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه، رفتارسایشی این پوشش ها در محیط خشک و محیط تر اسیدی با کمک دستگاه سایش پین روی دیسک بررسی شده و مکانیزم سایش با کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج آزمون سایش نشان می دهد که نرخ سایش در محیط تر با اسید 5% و محیط خشک تقریبا یکسان است. همچنین نتایج بررسی ها نشان داد که با افزایش میزان اسید در محیط سایش تا غلظت 15% حجمی، نرخ سایش به دلیل افزایش نرخ خوردگی به شکل پیوسته ای افزایش مییابد. مکانیزم غالب برای سایش در تمام نمونه ها سایش چسبان است که با افزایش نرخ سایش، سطح ساییده شده، پستی و بلندی بیشتری از خود نشان میدهد. در نهایت، آزمون خوردگی داغ بر روی نمونه های پوشش داده شده در دمای ºC 880 برای تعیین عمر پوشش ها انجام شد. نتایج این آزمون نشان می دهد که عمر پوششهای آلومینا در دمای مذکور، 460 ساعت است. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
12 - Failure Mechanisms Investigation in Thermal Barrier Coatings under Isothermal and Non-sothermal Fatigue Loadings using Design of Experiments
محمد آزادی غلامحسین فرهیIn this article, failure and fracture mechanisms in an aluminum alloy (which has been used in diesel internal combustion engines), with and without ceramic thermal barrier coatings, have been investigated under isothermal and non-isothermal fatigue loadings. In this res أکثرIn this article, failure and fracture mechanisms in an aluminum alloy (which has been used in diesel internal combustion engines), with and without ceramic thermal barrier coatings, have been investigated under isothermal and non-isothermal fatigue loadings. In this research, the base material is an aluminum-silicon-magnesium alloy and the thermal barrier coating includes a metallic bond coat layer with 150 µm thickness and a top coat layer, made of zirconia stabilized 8%wt. yttria with 350 µm thickness, which is applied on the substrate by the plasma thermal spray method. In order to study the failure and the sensitivity analysis, isothermal fatigue tests (or low-cycle fatigue tests at constant temperatures) and non-isothermal fatigue tests (or out-of-phase thermo-mechanical fatigue tests) were performed on test specimens. Then, fracture mechanisms in the aluminum alloy, were investigated by the scanning electron microscopy. After checking the fatigue damage and the failure analysis, the sensitivity of the material lifetime was studied based on different parameters (the temperature and the strain). Based on obtained results, the fracture surface of the aluminum alloy had dimples and therefore, its fracture was ductile. In thermal barrier coating, the damage mechanism was the separation between the substrate and the bond coat layer. The highest sensitivity was related to the strain parameter in fatigue tests of the aluminum alloy (with and without coating). تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
13 - Thermo-mechanical analysis of a coated cylinder head
Hojjat AshouriThis paper presents finite element analysis (FEA) of a coated and uncoated cylinder heads of a diesel engine to examine the distribution of temperature and stress. A thermal barrier coating system was applied on the combustion chamber of the cylinder heads, consists of أکثرThis paper presents finite element analysis (FEA) of a coated and uncoated cylinder heads of a diesel engine to examine the distribution of temperature and stress. A thermal barrier coating system was applied on the combustion chamber of the cylinder heads, consists of two-layer systems: a ceramic top coat (TC), made of yttria stabilized zirconia (YSZ), ZrO2-8%Y2O3 and also a metallic bond coat (BC), made of Ni-Cr-Al-Y. The coating system in this research comprises 300 μm zirconium oxide TC and 150 μm BC. The three-dimensional model of the cylinder heads was simulated in abaqus software and a two-layer viscoplasticity model was utilized to investigate the elastic, plastic and viscous behavior of the cylinder heads. The elastic and plastic properties of BC and TC layers were considered and the effect of thermal barrier coatings on distribution of temperature and stress was investigated. The aim of this study is to compare the distribution of temperature and stress in the coated and uncoated cylinder heads under thermo-mechanical loads. The results of FEA showed that the thermal barrier coating system reduces the temperature about 53°C because of its lower thermal conductivity. As a result, the cylinder heads tolerates lower temperature and fatigue life will increase. The results of thermo-mechanical analysis indicated that the stress in the coated cylinder heads decreased approximately 24 MPa for the sake of depletion of temperature gradient which can lead to higher fatigue lifetime. تفاصيل المقالة -
حرية الوصول المقاله
14 - Evaluation of Thermal Barrier Coating in Low Cycle Fatigue Life for Exhaust Manifold
Hojjat AshouriThis paper presents low cycle fatigue (LCF) life prediction of a coated and uncoated exhaust manifolds. First Solidworks software was used to model the exhaust manifolds. A thermal barrier coating system was applied on the tubes c of the exhaust manifolds, consists of t أکثرThis paper presents low cycle fatigue (LCF) life prediction of a coated and uncoated exhaust manifolds. First Solidworks software was used to model the exhaust manifolds. A thermal barrier coating system was applied on the tubes c of the exhaust manifolds, consists of two-layer systems: a ceramic top coat (TC), made of yttria stabilized zirconia (YSZ), ZrO2-8%Y2O3 and also a metallic bond coat (BC), made of NiCrAlY. The temperature-dependent of material parameters was considered in order to increase the accuracy of LCF life results. Then Ansys Workbench software was used to determine stress and fatigue life based on Morrow and Smith-Watson-Topper (SWT) approaches. Thermal fatigue failure of the engine components easily happens due to excessive temperature gradient and thermal stress. Modern exhaust systems must withstand severe cyclic mechanical and thermal loads throughout the whole life cycle. The results of finite element analysis (FEA) showed that the thermal barrier coating system reduces the temperature about 29°C because of its lower thermal conductivity. As a result, the exhaust manifolds tolerates lower temperature and fatigue life will increase. The results of thermo-mechanical analysis indicated that the stress in the coated exhaust manifolds decreased approximately 25 MPa for the sake of depletion of temperature gradient which can lead to higher fatigue lifetime. The results of LCF proved that the number of cycles of failure for coated exhaust manifold is approximately in the order 2-fold longer, than the results obtained from the uncoated exhaust manifolds. تفاصيل المقالة
سند
Sanad is a platform for managing Azad University publications
الروابط
المراكز ذات الصلة
دعامة
الصفحات الرسمية
حقوق هذا الموقع الإلكتروني مملوكة لنظام SANAD Press Management. © 1442-1445