An 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. پرونده مقاله

چکیده
مقدمه: ایلمنیت به عنوان مهم­ترین منبع استخراج تیتانیوم و اکسید آن با به کارگیری فرآیندهای سولفاتی، کلریدی و گدازش فرآوری می­ شود. در این روش­ ها، حذف ناقص آهن همراه تیتانیوم، دستیابی به رنگدانه سفید را با مشکل مواجه می­ کند. به منظور بهبود حذف آهن، پیش ­فرآوری ایلمنیت توسط فرآیندهای احیای کربوترمی با هدف تبدیل آهن به شکل قابل انحلال و قابل گدازش مانند آهن فلزی، راه کاری است که در صنعت مورد استفاده قرار می­ گیرد. با توجه به مشکلات فنی و زیست محیطی احیاء کربوترمی، جایگزین کردن کک توسط هیدروژن روشی نوین است که مزیت­ های قابل توجهی را در فرآیندهای جداسازی بعدی به همراه دارد.
روش: در این پژوهش ابتدا کنسانتره ایلمنیت کهنوج مورد مشخصه ­یابی مینرالوژیکی، شیمیایی و ساختاری قرار گرفت. سپس احیاء غیر هم دما گندله­ ها توسط گاز هیدروژن در بازه دمایی 500- 1100 درجه سانتی­گراد انجام گرفت. درجه احیا بر اساس کاهش وزن رخ داده پس از احیا محاسبه شد. مشخصه ­یابی نمونه­ ها به کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی، آنالیز فازی پراش پرتو ایکس و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس انجام شد.
یافته ­ها: کنسانتره ایلمنیت کهنوج از فاز اصلی FeTiO₃ تشکیل شده است که هماتیت به همراه مقدار جزئی فاز اسفن در آن دیده می ­شود. همچنین Mg و Mn نیز در آنالیز شیمیایی به مقدار محدودی یافت می ­شود. در این تحقیق حداکثر درجه احیاء معادل 76% در دمای 1100 درجه سانتی­گراد بدست آمد. با افزایش دمای احیا، آهن از ساختار ایلمنیت به بیرون نفوذ و در اطراف ذره تجمع کرده است. TiO­₂ به صورت لایه ه­ای در اطراف هسته احیا نشده قرار گرفته است. با افزایش زمان احیا تجمع فاز فروسودوبروکیت در مرکز ذرات ایلمنیت مشاهده شد. جدایش عناصر ناخالصی Mg و Mn به سمت مرکز ذره باعث گیر افتادن آهن باقیمانده در مرکز ذره می ­شود و می ­تواند جداسازی کامل اکسیدهای آهن همراه ایلمنیت را با مشکل مواجه کند.
نتیجه ­گیری: احیاء گندله ­های ایلمنیت کهنوج توسط گاز هیدروژن می ­تواند باعث احیاء اکسیدهای آهن موجود در ساختار ایلمنیت و جداسازی مؤثر Fe و TiO₂ از همدیگر شود. تشکیل ذرات آهن فلزی پس از احیا و به دنبال آن جدایش مؤثر آن از ساختار ایلمنیت، رسیدن به میزان بالای درجه احیا معادل 76 درصد را فراهم می­کند. پرونده مقاله