ایجاد پوشش کامپوزیتی YSZ/Al بر روی سوپرآلیاژ اینکولوی 825 به روش رسوب‌دهی الکتروفورتیک

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 11، دوره 12، شماره 4 - شماره پیاپی 47، اسفند 1397، صفحه 129-139   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مجتبی احمدی¹؛ حسین آقاجانی^{* 2}

¹گروه مهندسی مواد ، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

²عضو هیات علمی/ دانشگاه تبریز

چکیده

در این پژوهش، شرایط ایجاد پوشش کامپوزیتی YSZ/Al بر روی سوپرآلیاژ اینکولوی 825 به روش رسوب‌دهی الکتروفورتیک مورد مطالعه قرار گرفته است. پایداری سوسپانسیون ذرات YSZ و Al در استون و در حضور پراکنده‌ساز ید با اندازه‌گیری اندازه ذرات موجود در سوسپانسیون و پتانسیل زتا مطالعه شد. بر اساس نتایج به دست آمده، سوسپانسیون حاوی g/l 2/1 ید به منظور رسوب‌دهی الکتروفورتیک همزمان دو پودر انتخاب شد. میانگین اندازه ذرات YSZ و Al در این سوپانسیون به ترتیب برابر 6/111 نانومتر و 658/2 میکرومتر و مقدار پتانسیل زتا برای دو پودر به ترتیب برابر 2/50 و 16 میلی‌ولت اندازه‌گیری شد. به منظور بررسی تاثیر ولتاژ اعمالی و زمان بهینه رسوب‌دهی بر روی کیفیت رسوب تشکیل شده، رسوب‌دهی در ولتاژها و زمان‌های رسوب‌دهی مختلف انجام شد. نتایج نشان داد که رسوب تشکیل شده در ولتاژ 6 ولت و زمان رسوب‌دهی 3 دقیقه دارای سطح یکنواخت و عاری از ترک بود. تصویر به دست آمده از آنالیز SEM نشان داد که این پوشش دارای ضخامت 63/19 میکرومتر است.

کلیدواژه‌ها

YSZ؛ آلومینیوم؛ رسوب‌دهی الکتروفورتیک؛ پتانسیل زتا

مراجع

 [1]     A. P. Mouritz, “Introduction to Aerospace Materialsˮ, Woodhead Publishing, USA, 2012.

 

[2]     X. Q. Cao, R. Vassen & D. Stoever, “Ceramic materials for thermal barrier coatingsˮ, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 24, No. 1, pp. 1-10, 2004.

 

[3]     S. M. Meier, D. K. Gupta & K. D. Sheffler, “Ceramic thermal barrier coatings for commercial gas turbine enginesˮ, Journal of Management, Vol. 43, No. 3, pp. 50-53, 1991.

 

[4]     R. A. Miller, “Thermal barrier coatings for aircraft engines: history and directionsˮ, Journal of Thermal Spray Technology, Vol. 6, No. 1, pp. 35-42, 1997.

 

[5]     U. B. Pal & S. C. Singhal, “Electrochemical vapor deposition of yttria-stabilized zirconiaˮ, Journal of Electrochemical Society, Vol. 137, pp. 2937-2941, 1990.

 

[6]     G. Z. Cao, H. W. Brinkman, J. Meijerink, K. J. De Vries & A. J. Burggraaf, “Pore narrowing and formation of ultrathin yttria-stabilized zirconia layers in ceramic membranes by chemical vapor/electrochemical vapor depositionˮ, Journal of American Ceramic Society, Vol. 76, pp. 2201-2208, 1993.

 

[7]     O. Unal, T. E. Mitchell & A. H. Heuer, “Microstructures of Y2O3-stabilized ZrO2 electron beam physical vapor deposition coating on Ni-based superalloysˮ, Journal of American Ceramic Society, Vol. 77, pp. 984-992, 1994.

 

[8]     C. H. Chen, K. Nord-Varhaug & J. Schoonman, “Coating of yttria-stabilized zirconia (YSZ) thin films on Gadolinia-doped ceria (GCO) by the electrostatic spray deposition (ESD) techniqueˮ, Journal of Materials Synthesis and Processing, Vol. 4, pp. 189-194, 1996.

 

[9]     K. Mehta, R. Xu & A. V. Virkar, “Two-layer fuel cell electrolyte structure by sol-gel processingˮ, Journal of Sol-gel Science and Technology, Vol. 11, pp. 203-207, 1998.

 

[10]    ح. ملکی قلعه، ح. آقاجانی، م. محمودی، م. برجسته و ح. زمانی، "بررسی اتلاف حرارتی پوشش سد حرارتی نانوساختار ساخته شده به روش EPD"، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال 8، شماره 2، ص. 104-99، 1393.

 

[11] L. Bersa, & L. Meilin, “A review on Fundamentals and Applications of Electrophoretic Deposition (EPD)ˮ, Progress in Materials Science, Vol. 52, No. 1, pp. 1-61, 2007.

 

[12] A. R. Boccaccini & I. Zhitomirsky, “Application of electrophoretic and electrolytic deposition techniques in ceramics processingˮ, Current Opinion in Solid State and Materials Science, Vol. 6, No. 3, pp. 251-260, 2002.

 

[13]    ع. گلشنی عجب شیر و ح. آقاجانی، "رسوب دهی الکتروفورتیک (EPD) نانوذرات کاربید سیلیسیم (SiC)"، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال ،10 شماره 3، ص. 111-103، 1395.

 

[14] K. K. Chew, S. H. Sharif Zein & A. L. Ahmad, “The corrosion scenario in human body: Stainless steel 316L orthopaedic implantsˮ, Natural Science, Vol. 4, No. 3, pp. 184-188, 2012.

 

[15] De Riccardis & M. Federica, “Ceramic Coatings Obtained by Electrophoretic Deposition: Fundamentals, Models, Post-Deposition Processes and Applicationsˮ, INTECH Open Access Publisher, 2012.

 

[16] Z. Wang, P. Xiao & J. Shemilt, “Fabrication of composite coatings using a combination of electrochemical methods and reaction bonding processˮ, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 20, No, 10, pp. 1469-1473, 2000.

 

[17] D. Das & R. N. Basu, “Suspension chemistry and electrophoretic deposition of zirconia electrolyte on conducting and non-conducting substratesˮ, Materials Research Bulletin, Vol. 48, No. 9, pp. 3254-3261, 2013.

 

[18] K. T. Sullivan, M. A. Worsley, J. D. Kuntz & A. E. Gash, “Electrophoretic deposition of binary energetic compositesˮ, Combustion and Flame, Vol. 159, No. 6, pp. 2210-2218, 2012.

 

[19] F. Chen & M. Liu, “Preparation of yttria-stabilized zirconia (YSZ) films on La0.85Sr0.15MnO3 (LSM) and LSM-YSZ substrates using an electrophoretic deposition (EPD) processˮ, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 21, pp. 127-134, 2001.