-

Abstract

In Internal Combustion Engines, combustion chamber components are coated using thermal barrier coating methods with ceramic materials. Thermal barrier coatings are used to increase engine efficiency, performance and heat resistance of the metal components in the hot section of the engine. In this study, for the thermal shock test; ZrO2+MgO, ZrO2+MgO+%25Al2O3, ZrO2+MgO+%50Al2O3, ZrO2+MgO+%75Al2O3 powders are coated by plasma spraying method to the AlSi12CuNi piston alloy surface. Thermal shock tests are applied at 300°C, 600°C and 900°C and then dipped into room-temperature water for cooling process. The thermal shock test was conducted on four samples for each temperature difference. When the test results are analysed, has been shown to have different effects in four samples. When the results compared each other, the sample that was coated with ZrO2+MgO+%50Al2O powder, has been concluded that any breakage or crack occurs in the coating layer

Keywords

• Termal şok, termal bariyer kaplama, piston kaplama, seramik kaplama

Piston Malzemesi (AlSi12CuNi) Yüzeyine Uygulanmış Oksit Kaplamaların Termal Şok Testlerinin İncelenmesi

Abstract

İçten yanmalı motorlarda yanma odası elemanları, termal bariyer kaplama (TBK) yöntemleri kullanılarak seramik malzemelerle kaplanmaktadır. Termal bariyer kaplamalar, motor içerisinde metal bileşenlerin sıcak bölümlerinin ısıya dayanımını, motor verim ve performansını arttırmak için kullanılmaktadır. Bu çalışmada, termal şok testi için AlSi12CuNi piston alaşımı yüzeyine, ZrO₂+MgO, ZrO₂+MgO+%25Al₂O₃, ZrO₂+MgO+%50Al₂O₃, ZrO₂+MgO+%75Al₂O₃ tozları plazma püskürtme yöntemi ile kaplanmıştır. Termal şok testleri, 300 °C, 600 °C ve 900 °C sıcaklıklarda soğutma ortamları oda sıcaklığındaki su olacak şekilde uygulanmıştır. Her bir sıcaklık farkı için, dört adet numuneye termal şok deneyi uygulanmıştır. Test sonuçları incelendiğinde, dört numunede de farklı etkiler olduğu görülmüş ve ZrO₂+MgO+%50Al₂O₃ tozu ile kaplanan numunede ise kaplama tabakasında herhangi bir kopma ya da çatlağın oluşmadığı tespit edilmiştir.

Keywords

• Thermal shock, thermal barrier coating, piston coating, ceramic coating

References

1. Kaynaklar
2. Kumar D.V., Kumar P.R. and Kumari M.S. 2013. Prediction of Performance and Emissions of a Biodiesel Fueled Lanthanum Zirconate Coated Direct Injection Diesel Engine Using Artificial Neural Networks, Procedia Engineering, 64, 993–1002.
3. Hazar H., Öztürk U. 2009. Bir Dizel Motorda Al2O3-TiO2 Kaplanmış Piston ve Supapların Yüzey Mikroyapılarının İncelenmesi, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 6(1) 11-16.
4. Zhou H., Yi D., Yu Z. and Xiao L. 2007. Preparation and thermophysical properties of CeO2 doped La2Zr2O7 ceramic for thermal barrier coatings, J. Alloys Compds, 438: 217–221.
5. Kamo R., Assanis D., Bryzik W. 1989. Thin thermal barrier coatings for engines, SAE Paper, No: 890143.
6. Vural E. 2014. Tek Silindirli Dizel Motora Uygulanan Seramik Kaplamaların Motor Performans ve Egzoz Emisyonlarına Etkisinin İncelenmesi, Doktora Tezi, Karabük Üniv., Fen Bilimleri Enstitüsü, İmalat Mühendisliği, Karabük.
7. Harvey D. 1991. Surfacing armoury broadens to combat industry bane, TWI Bulletin 6, November/ December, 416 (6): 91.
8. Yılmaz M. 1997. Seramik kaplamalarda ara malzeme ve porozitenin Termal sok üzerine etkisi, Yük.Lisans Tezi, SAÜ., Müh. Fak. Metalurji ve Malzeme Müh.Bölümü, Sakarya.

9. Karaali E.İ. 2008. TBK kaplamaların termal sok özelliklerinin incelenmesi, Yük.Lisans Tezi, Fen Bilimleri Ens., Sakarya Üniv., Sakarya.
10. Özel S. 2009. Alüminyum Alaşımı ve Bronzu Yüzeyine Oksit ve Karbür Bileşiklerinin Plazma Sprey Yöntemiyle Kaplanmasinin Araştirilmasi, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
11. Dapkunas S.J. 1993. Nist-industry workshop on thermal spray coating research, Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, May-June, 98 (3): 383-389.
12. Köksal N. S. 2005. Alümina Refrakter Malzemelerin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, (3) 23-28.
13. Vural E., Ozel S. and Ozdalyan B. 2014. The investigation of microstructure and mechanical properties of oxide powders coated on engine pistons surface, Optoelectronıcs And Advanced Materials – Rapid Communications, Vol. 8, No. 5-6, p. 515 – 520.
14. Diltemiz S.F. 2010. Plazma sprey termal bariyer kaplamaların ısıl ve mekanik özelliklerinin optimizasyonu, Doktora Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 38-40, Eskişehir.
15. Karaali E.İ. 2008. TBK kaplamaların termal şok özelliklerinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
16. Koollos M.F.J., Koolloos S. and Schouten M.J.W. 2002 Thermal testing of low porosity microcracked thermal barrier coatings, National Aerospace Laboratory, NLR-TP, 2002-048.