تأثیر پارامترهای پاشش حرارتی پلاسمایی بر روی مقدار تخلخل پوشش سایش-پذیر YSZ-10wt.% LaPO4 با بکارگیری روش سطح پاسخ (RSM)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشکده شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان

3 دانشکده سلامت عمومی(آمار)، دانشگاه ساسکاچوان کانادا

چکیده

با توجه به  تاثیر چشمگیر مقدار تخلخل بر رفتار سایش‌پذیری پوشش‌های سرامیکی  و وابستگی مقدار تخلخل به پارامترهای پاشش حرارتی، هدف از انجام این پژوهش توسعه مدل تجربی به منظور تعیین  رابطه مقدار تخلخل  با پارامترهای پاشش حرارتی پلاسمایی در هوا برای پوشش سایش‌پذیر YSZ-10wt.%LaPO4 با بکارگیری روش RSM می‌باشد. روش طراحی آزمایش فول فاکتوریل دو سطحی به منظور تعیین اثر سه پارامتر مهم، جریان (در دو سطح 400 و800 آمپر)، نرخ گاز اولیه (در دو سطح 25 و40 لیتر بر دقیقه) و نرخ گاز ثانویه (در دو سطح 0 و 8 لیتر بر دقیقه) بر مقدار تخلخل مورد استفاده قرار گرفت. تخلخل نمونه‌ها با استفاده از تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی به کمک نرم افزار آنالیز تصویری ImageJ اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار جریان، افزایش نرخ گاز ثانویه و کاهش نرخ گاز اولیه، مقدار تخلخل  به طور پیوسته کاهش می‌یابد. علاوه بر این پارامترهای جریان و نرخ گاز اولیه به ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را بر روی مقدار تخلخل پوشش دارند. 

کلیدواژه‌ها


[1] R.E. Johnston, Mechanical characterisation of AlSi-hBN, NiCrAl-Bentonite, and NiCrAl -Bentonite-hBN freestanding abradable coatings, Surface & Coatings Technology, 205(2011)3268–73.

[2] D. Sporer, S. Wilson and M. Dorfman, Ceramics for Abradable Shroud Seal Applications, 33rd International Conference on Advanced Ceramics and Composites, January (2009)

[3] R. Rajendran, Gas turbine coatings– An overview, Engineering Failure Analysis, 26(2012)355–69.

[4] M. Yi, J. He, B. Huang, H. Zhou, Friction and wear behaviour and abradability of abradable seal coating, Wear, 231(1999)47–53.

[5] C. Xu, L. Du, B. Yang, W. Zhang, Study on salt spray corrosion of Ni–graphite abradable coating with 80Ni20Al and 96NiCr–4Al as

 bonding layers, Surface & Coatings Technology, 205(2011)4154–61.

[6] YI. Maozhong, H. Baiyun, H. Jiawen, Erosion, wear behaviour and model of abradable seal coating, Wear, 252(2002)9–15.

[7] S. Ebert, R. Mucke, D. Mack, R. Vaben, D. Stover, T. Wobst, S. Gebhard, Failure  mechanisms of  magnesia  alumina  spinel  abradable  coatings under  thermal  cyclic  loading, the European  Ceramic  Society, 33(2013)3335–3343.

[8] U. Bardi, C. Giolli, A. Scrivani, G. Rizzi, F. Borgioli, A. Fossati, K. Partes, T. Seefeld, D. Sporer and A. Refke, Development and Investigation on New Composite and Ceramic Coatings as Possible Abradable Seals, Thermal Spray Technology, 17(2008)805-11.

[9] X. Ren, S. Guo, M. Zhao, W. Pan, Thermal conductivity and mechanical properties of YSZ/LaPO4 composites, Materials Science, 49(2014)2243–51.

[10] S.M. Forghani, M.J. Ghazali, A. Muchtar, A.R. Daud, N.H.N. Yusoffc, C.H. Azhari, Effects of plasma spray parameters on TiO2 -coated mild steel using design of experiment (DoE) approach, Ceramics International, 39(2013)3121–7.

[11] D. Thirumalaikumarasamy, K. Shanmugama, V. Balasubramanian, Influences of atmospheric plasma spraying parameters on the porosity level of alumina coating on AZ31B magnesium alloy using response surface methodology, Progress in Natural Science, 22(2012)468–79.

[12] S. Guessasma, C. Coddet, Neural computation applied to APS spray process: porosity analysis, Surface and Coatings Technology, 197(2005)85–92.

[13] A. Scrivani, G. Rizzi, C.C. Berndt, Enhanced thick thermal barrier coatings that exhibit varying porosity, Materials Science and Engineering A, 476(2008)1–7.

[14] R. Kingswell, K.T. Scott and L.L. Wassell, Optimizing the Vacuum Plasma Spray Deposition of Metal, Ceramic and Cermet Coatings Using Designed Experiments, Thermal Spray Technology, 2(1993)179-86.

[15] Y. Wang and T.W. Coyle, Optimization of Solution Precursor Plasma Spray Process by Statistical Design of Experiment, Thermal Spray Technology, 17(2008)692-9.

[16] C.S. Ramachandran, V. Balasubramanian, and P.V. Ananthapadmanabhan, Multiobjective Optimization of Atmospheric Plasma Spray Process Parameters to Deposit Yttria-Stabilized Zirconia Coatings Using Response Surface Methodology, Thermal Spray Technology, 20(2011)590-607.

[17] S. Karthikeyan, V. Balasubramanian, R. Rajendran, Developing empirical relationships to estimate porosity and microhardness of plasma-sprayed YSZ coatings, Ceramics International, 40(2014)3171–83.

[18] T. Troczynski and M. Plamondon, Response Surface Methodology for Optimization of Plasma Spraying, Thermal Spray Technology, 4(1992)293-300.

[19] T. Steinke, G. Mauer, R. Vaben, D. Stover, D. R. Fagaraseanu and M. Hancock, Process Design and Monitoring for Plasma Sprayed Abradable Coatings, Thermal Spray Technology, 19(2010)756-64.

[20] F. Madadi, F. Ashrafizadeh, M. Shamanian, Optimization of pulsed TIG cladding process of stellite alloy on carbon steel using RSM, Alloys and Compounds, 510(2012)71-7.