آنالیز خواص مکانیکی پوشش های نازک سرامیکی و تاثیر آن ها بر روی خواص مکانیکی پره پوشش داده شده

در طول دوره کاری بخش کمپرسور توربین های گازی، پره های کمپرسور دچار سایندگی و خوردگی شدید ناشی از ماسه، نمک، اسیدها و گرد و غبارهای موجود در جریان هوا می شوند، که در نتیجه آن سطح پره دچار سایش و خوردگی حفره ای می شود. این عوامل به نوبه خود موجب کاهش خصوصیات خستگی و آیرو دینامیکی مواد پره می شود. برای حل این مشکل از پوشش های مقاوم به خوردگی و سایش بر روی پره ها استفاده می شود که مجموعه ای از خواص کارکردی مورد نیاز سیستم پوشش- بستر و پایداری در طول شرایط کاری را فراهم می کند. در سال های اخیر استفاده از پوشش های چندلایه به جای پوشش های تک لایه کاربرد فراوانی در صنعت پیدا کرده اند. اما استفاده از لایه های نازک معمولا با واماندگی ناشی از شکست ترد همراه است. مفروض است که چقرمگی شکست و الگوهای ترک به مقاومت سایشی مرتبط هستند و پارامترهای حاکم بر این الگوها می تواند برای بهینه سازی لایه استفاده شود. بنابراین دانستن خواص مکانیکی از جمله مدول یانگ e، سختی h و چقرمگی شکست kc دارای اهمیت زیادی است. در پژوهش حاضر به بررسی خواص مکانیکی پوشش سخت سرامیکی چندلایه tin/ticn/tialn رسوب داده شده با روش pvd بر روی بستری از جنس فولاد gtd450 (که در ساخت پره های کمپرسور استفاده می شود) پرداخته شد. مقدار سختی و مدول الاستیسیته پوشش با آزمایش نانوفروروندگی و با روش اولیور فار از آنالیز داده های آزمایش محاسبه شد.. مقادیر بدست آمده برای سختی و مدول الاستیک در نزدیکی خوبی با کارهای محققان دیگر بود. هم چنین مشاهده شد که سختی و مدول الاستیک بستر پوشش زده شده نسبت به بستر بدون پوشش افزایش یافته-است و موجب بهبود خواص بستر شده است. برای بررسی بیشتر نتایج و توزیع تنش در نمونه، آنالیز عددی آزمایش نانوفروروندگی انجام شد. با داده های بدست آمده از آنالیز و محاسبه مقادیر سختی و مدول الاستیک عددی، مشاهده شد این مقادیر اختلاف اندکی با داده های تجربی دارند و قابل اعتماد بودن آنالیز را نشان داد. با بررسی کانتورهای تنش در مدل، مناطق حساس به ترک خوردگی و جدایش پوشش مورد ارزیابی قرار گرفت.