KFUPM ePrints

Evaluation of the Effectiveness of Alkaline-earth metal oxides in Inhibiting Vanadium-induced Hot Corrosion of Yttria-stabilized Zirconia Thermal Barrier Coatings (TBCs)

l Evaluation of the Effectiveness of Alkaline-earth metal oxides in Inhibiting Vanadium-induced Hot Corrosion of Yttria-stabilized Zirconia Thermal Barrier Coatings (TBCs). Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (Inhibiting Hot Corrosion in 8YSZ Thermal Barrier Coatings) - Accepted Version
5Mb

Arabic Abstract

التاكل المستحث بالفاناديوم يعجل التاكل (عندردرجات الحرارة العالية) لطلاء السيراميك المصنع من الزركونيا المستقر بالياتيريا للطلاء المقاوم للحرارة فى تربينات المحركات الغازية. وهذا يحدث نتيجة الى تداخل الزركونيا المستقر بالياتيريا مع مصهوراملاح الفاناديوم الناتجة عن استخدام وقود يحتوى على الفاناديوم . يسبب التاكل انفصال وتدهور الطلاء العلوى ويرجع ذلك الى تفاعل اكسيد الياتيريا مع املاح الفاناديوم والقائم على الية حمض لويز ووجود مصهور املاح الاحماض : وتحول الزركونيا المستقر بالياتيريا من الزركونيا رباعى البلورة الى الزركونيا احادى البلورة. تم دراسة استخدام الاكاسييد المعادن الارضية القلوية (اكسيد الماجنييزيوم واكسيد الكالسيوم) لتثبيط التاكل المحث بالفاناديوم للزركونيا المستقر بالياتيريا معمليا باستخدام البودرة كعينات منتشرة . العينات مع معادن قلوية/اكسيد الفاناديوم بتركيزات 1و2و3و4و5 مول تم تعريضها لحرارة 900 مئوية لمدة مائة ساعة ثم تم التبريد فى الهواء داخل المعمل . تم عمل توصيف باستخدام طيف الوان واشعة اكس المجهر الالكترونى و تحليل العناصر لحساب توزيع الاطوار . اظهرت العينات ذات التركيز المولى الاقل 1و2 تاكل و عدم استقرار الزركونيا المستقر بالياتيريا خلال مدة زمنية قصيرة من التسخين . بينما العينات ذات التركيز المولارى العالى اظهرت تثبيط جيد للتاكل المستحث بالفاناديوم . ايضا اظهرت النتائج ان اكسيد الكالسيوم له تثبيط جيد مقارنة باكسيد الماجنيزيوم لنفس التركيز من اكسيد الفاناديوم . اظهرت نتائج العينات بتركيز مولى( اكسيد الماحنسيوم للاكسيد الفاناديوم)بنسبة 5 ونسية اكسيد الكالسيوم للاكسيد الفاناديوم بنسبة 3 والكسيد الكالسيوم للاكسيد الفاناديوم بنسبة 5 اظهرت كفائة تثبيط عالية . وتم التوصل الى ان الية التثبيط متوافقة مع الية حمض لويس.

English Abstract

Vanadium-induced hot corrosion is an accelerated high temperature corrosion of yttria stabilized zirconia (YSZ) ceramic topcoat in Thermal Barrier Coatings (TBCs) of gas turbine engines. It occurs due to YSZ interaction with fused vanadium salt that results from the usage of fuel contaminated with vanadium. The hot corrosion causes spallation and degradation of the topcoat due to reaction of yttria stabilizer (Y2O3) with the vanadium salt based on Lewis-acid mechanism and presence of molten acidic salts; and transformation of the yttria stabilized zirconia from tetragonal zirconia phase to monoclinic. The use of alkaline earth-metal oxides (MgO and CaO) to inhibit vanadium-induced hot corrosion of YSZ has been investigated experimentally using powder and as-sprayed samples. Samples with alkaline-metal/vanadium-oxide molar concentrations of 1, 2, 3 and 5 were subjected to 900oC isothermal heating for up to 100hrs and subsequent cooling in laboratory air. Characterizations by colour spectrum, XRD, SEM, EDS and X-ray mapping analyses were carried out to estimate the phase distribution. Samples with low molar concentrations of 1 and 2 indicated degradation and destabilization of the 8YSZ within short period of heating while those with high molar concentration ratios showed inhibition effect of vanadium-induced hot corrosion. CaO showed better inhibition when compared to MgO of the same molar concentration to V2O5. Samples with MgO/V2O5=5, CaO/V2O5=3 and CaO/V2O5=5 molar concentrations displayed high inhibition efficiencies. The mechanism of inhibition is found to be consistent with Lewis-acid mechanism.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor:Zuhair, M. Gasem
Committee Members:Arif, Abul Fazal and Akhtar, S. Sohail
ID Code:139055
Deposited By:GBADAMOSI ALIYU ARISEKOLA (g201102830)
Deposited On:20 Jan 2014 10:12
Last Modified:24 Nov 2014 10:46

Repository Staff Only: item control page