لایه نشانی پوشش سد حرارتی YSZ بر روی آلیاژ اینکونل ۷۳۸ به روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای (SPS): توسعه ریزساختار و رفتار خوردگی داغ

Spark plasma sintering of a multilayer thermal barrier coating on Inconel 738 superalloy: Microstructural development and hot corrosion behavior

چکیده

در مقاله حاضر فرآیند تف جوشی پلاسمای جرقه ای (SPS) برای لایه نشانی پوشش نانوساختار زیرکونیای پایدار شده با ایتریا YSZ بر سوپرآلیاژ پایه نیکل (اینکونل ۷۳۸) با ساختار گرید کاربردی استفاده شد. یک لایه ضخیم از اینکونل ۷۳۸ / پودر NiCrAlY/ فویل آلومینیوم / پودر NiCrAlY و پودر YSZ / پودر YSZ در یک قالب گرافیتی در فشار اعمالی ۴۰ مگاپاسکال تحت اتمسفر خلاء ۸ پاسکال SPS شد. دمای تف جوشی (زینتر) ۱۰۴۰ درجه سانتیگراد بود. برای مقایسه تکنیک اسپری پلاسمای هوا (APS) برای آماده سازی پوشش سد حرارتی (TBC) به کار گرفته شد. مطالعات ریزساختاری توسط میکروسکوپ SEM انجام شد و نشان داده شد که پوشش SPS شده بدون نقص و خالی از ترک های فصل مشترکی و حفرات بزرگ بود. طیف سنجی اشعه ایکس توزیع کننده انرژی یک نفوذ بینی محدود را بین لایه ها نشان داد. بهبود چشمگیری (حدود ۲۶%) در ریزسختی سنجی ویکرز نیز نشان داده شد. به منظور ارزیابی عاملیت پوشش ها، آزمون خوردگی داغ در دمای ۱۰۵۰ درجه سانتیگراد در حمام مذاب و (با نسبت وزنی ۴۵ به ۵۵) انجام شد. نتایج نشان داد که به ترتیب پس از ۱۲ ساعت و ۲۰ ساعت در لایه نشانی پوشش های YSZ و APS ورقه ورقه شدن رخ داده است.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

In the present work, spark plasma sintering (SPS) process was employed to prepare a nanostructured yttria-stabilized zirconia (8YSZ) coating on a nickel-based superalloy (INCONEL 738) with functionally graded structure. A stack layer of INCONEL 738/NiCrAlY powder/Al foil/ NiCrAlYþYSZ powder/YSZ powder was SPSed in a graphite die at an applied pressure of 40 MPa under an vacuum atmosphere (8 Pa). The sintering temperature was 1040 1C. For comparison purpose, the air plasma spray (APS) technique was employed to prepare the thermal barrier coating (TBC). Microstructural studies by scanning electron microscopy showed that the SPSed coating was sound and free of interfacial cracks and large pores. Energy dispersive X-ray spectroscopy determined a limited inter-diffusion between the layers. A significant improvement (26%) in the Vickers micro-hardness was also measured. In order to examine the functionality of the coatings, hot corrosion test was performed at 1050 1C in a molten bath of Na_۲SO_۴ and V_۲O_۵ (۴۵ to 55 weight ratio). The results showed that spallation occurred after 12 and 20 h for the SPSed and APS coatings, respectively.