شبیه سازی ضخامت بهینه پوشش سد حرارتی YSZ بر روی سوپر آلیاژ ۷۱۳

در این پژوهش، برای امکان سنجی استفاده از سد حرارتی در پره های توربوشارژر و انتخاب ضخامت بهینه پوشش از روش مدل سازی عددی بر پایه المان محدود برای محاسبه توزیع حرارت، تنش پسماند و اعوجاج ایجاد شده در طول یک چرخه حرارتی در سیستم سد حرارتی (CoNiCrAlY/۸YSZ) با فصل مشترک سینوسی روی زیرلایه سوپر آلیاژ پایه نیکل IN۷۱۳C انجام شده است. در این شبیه سازی لایه میانی ۱۰۰ میکرومتر لایه فوقانی پوشش در ضخامت های ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ میکرومتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، یک مدل دو بعدی چند لایه برای شبیه سازی فرآیند در محیط نرم افزار آباکوس تدوین شد. خواص فیزیکی حرارتی و مکانیکی مواد در مدل، وابسته به دما تعریف شده و لایه ها کاملا به یکدیگر گره خورند. در مدل مکانیکی که به صورت یک طرفه با مدل حرارتی کوپل شده است قانون هوک و رفتار الاستیک و وابستگی دمایی کشسانی برای تشریح رفتار سیلان ماده ساتفاده شده است. نتایج حاصل از بررسی تاثیر ضخامت پوشش سد حرارتی بر توزیع تنش نشان داد ضخامت بهینه لایه YSZ برابر با ۲۰۰ میکرومتر است. همچنین نواحی از پوشش که تحت شوک های حرارتی، مستعد به جوانه زنی ترک هستند، در این تحقیق مشخص گردید.

Keywords:

پره توربوشارژر , پوشش سد حرارتی , ضخامت پوشش , المان محدود