پایان نامه: ایجاد پوشش‌های نانوساختار برای کار در شرایط دمای بالا
عنوان پایان‌نامه
ایجاد پوشش‌های نانوساختار برای کار در شرایط دمای بالا
استاد راهنما:
دکتر فرهاد شهریاری نوگورانی
استاد مشاور:
دکتر مجید کریمیان
تابستان ۱۳۹۳
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
متن پایان نامه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
پوشش‌های نفوذی آلومینایدی برای حفاظت از توربین‌های گازی مورد استفاده در صنایع نیروگاهی، حمل و نقل هوایی و دریایی و صنایع نفت و گاز و پتروشیمی هستند که عمدتاً توسط اکسیداسیون در دمای بالا و پدیده خوردگی داغ مورد حمله قرار می‌گیرند. در این تحقیق، به منظور استفاده از اثر عناصر اکسیژن‌دوست، چگونگی تقویت پوشش نفوذی آلومینایدی با نانو ذرات اکسید زیرکونیم مورد بررسی قرار گرفته است. برای ایجاد پوشش یک لایه نیکل و یک لایه نانوکامپوزیتی نیکل- نانو زیرکونیا، به روش آبکاری الکتریکی بر روی سوپرآلیاژ پایه نیکلی به طور جداگانه ایجاد شد و به دنبال آن فرآیند آلومینیوم‌دهی اکتیویته بالای دو مرحله‌ای صورت گرفت. ابتدا در ۷۶۰ درجه سانتیگراد عملیات آلومینیوم‌دهی و سپس در دمای ۱۰۸۰ درجه سانتیگراد عملیات نفوذی تکمیلی به منظور تشکیل فازهای مطلوب انجام شد. مکانیزم تشکیل پوشش از طریق بررسی ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز شیمیایی طیف‌سنجی پراکندگی انرژی ارزیابی شد. نتایج نشان داد نانو ذرات اکسید سریم به طور موفقیت آمیزی در پوشش آلومینایدی مشارکت داشته است.
واژه‌های کلیدی: هم‌‌رسوبی-آلومینیوم‌دهی-پوشش‌های نفوذی آلومینایدی-فرآیند دو مرحله‌ای-اکتیویته بالا.
فهرست مطالب
۲
- فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده ۴
۵
۶
۷
۷
۱۲
۱۲
۱۲
۱۳
۱۳
۱۳
۱۵
۱۵
۱۶
۱۷
۲۲
۲۳
۲۴
۲۵
۲۷
۲۸
۲۹
۳۰
۳۰
- فصل سوم: روش تحقیق ۳۲
۳۴
۳۴
۳۴
۳۴
۳۶
۳۷
۴۰
۴۰
۴۰
۴۱
۴۲
۴۲
۴۲
- فصل چهارم: یافته‌های آزمایشگاهی ۴۴
۴۵
۴۵
۴۸
۵۲
- فصل پنجم: تحلیل یافته‌ها ۵۷
- فصل ششم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات ۶۰
۶۱
۶۲
مراجع ۶۳
فهرست شکل‌ها
۹
۱۸
۱۹
۲۱
۲۳
می‌باشد. ۲۴
۲۷
۲۷
۲۸
۳۲
۳۴
۳۶
۳۸
۴۲
۴۶
۴۷
۴۸
۴۸
۴۹
۵۰
۵۱
۵۱
۵۲
۵۳
۵۴
۵۴
۵۵
۵۵
۵۶
فهرست جدول‌ها
۱۰
۳۶
۳۸
۴۳
- فصل اول: مقدمه
- مقدمه
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 آن‌ها در برابر عوامل ذکر شده سطوح آن‌ها 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.
