بررسی میزان رسانش پوشش های متخلخل در طی فرآیند پیرگرمایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه زنجان، دانشکده مهندسی ، گروه مهندسی مکانیک، اتاق 103، کد پستی: 313-45195

2 گروه مهندسی ، دانشکده مکانیک ، دانشگاه زنجان ، زنجان ،‌ایران

3 دانشگاه زنجان ، دانشکده مهندسی مکانیک ، زنجان ، ایران

4 دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه تربیت مدرس ، تهران

5 دانشگاه زنجان، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی مکانیک

6 گروه آموزشی مهندسی، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

قرارگیری پوشش‌های سد حرارتی در دما بالا، باعث ایجاد پخت در لایه سرامیکی شده و این امر تغییرات درصد تخلخل را همراه دارد. با توجه به این موضوع که ضریب رسانش حرارتی هوا موجود در تخلخل لایه‌ها بسیار کمتر از مواد سرامیکی موجود در پوشش است،‌ کاهش و یا افزایش تخلخل تغییرات ضریب رسانش پوشش را به دنبال خواهد داشت که این امر بر عملکرد کلی لایه‌های پوشش، تأثیر مستقیم دارد. در این پژوهش ابتدا بر روی نمونه‌های تهیه شده از پره توربین از جنسInconel738، پوشش سد حرارتی اعمال شد و سپس نمونه‌ها در مدت زمان مشخص در داخل کوره تحت فرآیند پیرگرمایی قرار داده شدند. تغییرات تخلخل موجود در لایه سرامیکی پوشش در طی فرایند پیرگرمایی با استفاده از پردازش تصاویر SEM بررسی شد. درصد تخلخل موجود در تصاویر به دست ‌آمده از SEM در نرم‌افزار ImageJ تعیین شده و در نرم‌افزار OOF2 ضریب رسانش حرارتی در تخلخل‌های مختلف به صورت عددی محاسبه شد. به منظور صحت سنجی نتایج عددی، توزیع دما بر روی پوشش‌های سد حرارتی با حل تحلیلی معادله انتقال حرارت فوریه به دست آمد. مطابق آنالیز تصاویر SEM به دست آمده از نمونه‌ها طی ساعات پیرگرمایی مختلف، مشاهده شد که با افزایش ساعات پیرگرمایی در طی ۴۸ ساعت، درصد تخلخل کل لایه سرامیکی ۸٪ کاهش داشته است. مطابق نتایج به دست آمده با کاهش تخلخل در لایه سرامیکی افزایش ضریب رسانش حرارتی مشاهده می‌شود که این امر باعث افزایش دمای بستر شده و به مرور زمان عملکرد اصلی این نوع پوشش‌ها را کاهش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها