کاربرد نانوپودرهای سرامیکی در پوشش دهی

در قطعات مکانیکی که دمای کار آنها به شدت بالاست برای جلوگیری از پدیده ی خزش و خستگی بسیار زود هنگامی که بخاطر وجود دمای بالا ایجاد میشود از پوشش های محافظی به نام پوشش سد حرارتی که به آن اختصارا TBC گفته میشود استفاده میکنند.این پوشش ها معمولا چند لایه هستند که هر لایه قسمتی از خواص مورد نظر ما را تامین میکند.

برای اولین بار محققان مکزیکی با استفاده از ماده موجود در خاکستر، موفق به ساخت نانو پوشش کامپوزیتی شــدند که در برابر دماهای بالا مقاوم بود. این پوشــش می‌تواند در صنعــت هوا و فضا و توربین‌های هوایی(همانطور که میدانیم دمای گاز های ورودی به توبین ها بسیار بالاست و پره های توربین تحت حملات شدید مکانیکی قرار دارند؛ این درجه حرارت بالا شرایط را برای خستگی و خزش فراهم میکند.) راهگشا باشد. ‌دما در این نواحی به با‌لای هزار درجه ســانتیگراد می‌رسد که موجــب بروز زوال میکروســاختاری در این توربین‌ها می‌شــود. این زوال در نهایت منجر به تغییر خواص گرمایی و مکانیکی توربین شــده و کارایی انــرژی در توربین را کاهش می‌دهد.‌این پوشش‌ها در تولید قطعات حساس صنعتی از جمله در صنایع هوا فضا جهت ساخت عایق‌های حرارتی، بدنه‌های مورد استفاده در شرایط مافوق صوت و ناپایدار، توربین‌های گازی، ابزار برش و بوته‌های نگهداری فلز مذاب کاربرد دارند.

امروزه با توجه به نیاز صنعت برای افزایش بازده و عمر مفید توربین ها مهندسان به دنبال ماده ای به عنوان پوشش هستند که شرایط زیر را داشته باشد :

1. نقطه ی ذوب بالا
2. نرخ انتقال حرارت پایین
3. ضریب انبساط دمائی بسیار بالا شبیه به ماده ی سازنده ی تیغه (به منظور انبساط و انقباض هم اندازه)
4. سبک بودن این پوشها برای کاهش جرم لَنگی تیغه ها
5. چسبندگی بالا به سطح فلز
6. عدم تمایل به واکنش شیمیائی و اکسیداسیون
7. تلرانس کرنشی پائین
8. پایداری فاز

مهم ترین نیاز برای یک پوشش سد حرارتی، پایین بود هدایت حرارتی آن است. بهترین ماده ی در دسترسی که این شرایط را براورده سازد سرامیک ها و به خصوص زیرکنیا است.