Residual stress analysis of insulation coatings for magnet technologies

• Autorzy: Guney D.

Warianty tytułu

PL

Analiza naprężeń szczątkowych w izolacyjnych powłokach ochronnych do zastosowań w magnesach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

High temperature MgO-ZrO₂ insulation coatings were grown on long-length Stainless-Steel (SS) tapes by reel-to-reel sol-gel method for applications of High Temperature Superconductor/Low Temperature Superconductor (HTS/LTS) coils and magnets. The residual stresses were investigated analytically at various temperature ranges, 580°C to 25°C (room temperature) and -196°C (liquid helium temperature), and 630°C to 25°C and -196°C for different thicknesses to be 13, 12, and 7 μm. The maximum stress values were obtained to be 1.92 GPa in tension for SS substrate with the 13 μm coating and -2.42 GPa in compression for the 7 μm MgO-ZrO₂ coating in the temperature range between 630°C and liquid helium temperature. The surface morphologies and microstructure of sample were also characterized using a scanning electron microscope (SEM). SEM observations revealed that MgO-ZrO₂ coatings have a mosaic like crack structure.

PL

Wysokoemperaturowe powłoki izolacyjne MgO-ZrO₂ wytworzono na długich taśmach ze stali nierdzewnej metodą reel-toreel zol-żel dla zastosowań w cewkach i magnesach typu wysokotemperaturowy nadprzewodnik/niskotemperaturowy nadprzewodnik. Naprężenia badano analitycznie w różnych zakresach temperatur, 580°C do 25°C (temperatura pokojowa) i -196°C (temperatura ciekłego helu), oraz 630°C do 25°C i -196°C dla różnych grubości powłoki: 13, 12 i 7 μm. Maksymalne wartości naprężeń otrzymano w zakresie temperatur pomiedzy 630°C a temperatura ciekłego helu: 1,92 GPa (rozciągające) dla podłoża ze stali nierdzewnej z powłoką o grubości 13 μm oraz -2,42 GPa (ściskające) dla powłoki MgO-ZrO₂ o grubości 7 μm. Morfologia powierzchni i mikrostruktura próbek zostały również scharakteryzowane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Obserwacje w SEM wykazały, że powłoki MgO-ZrO₂ mają strukturę pęknięć podobną do mozaiki.

Słowa kluczowe

EN

residual stress; sol-gel; MgO-ZrO2; insulation and superconducting magnet

PL

naprężenia szczątkowe; zol-żel; MgO-ZrO2; izolacja i nadprzewodzący magnes

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 3
• Strony: 673--676
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Guney D.

• YILDIZ Technical University, Istanbul, Turkey

Bibliografia

• [1] O. Cakiroglu, L. Arda, Y. S. Hascicek, Physica C 422, 117 (2005).
• [2] H. Mutlu, Y.S. Hascicek, U.S. Patent Number: 6,344,287 issued 2/5/02.
• [3] A. Danelska, M. Szafran, E. Bobryk, Archv. Metall. Mater. 54, 1029 (2009).
• [4] E. Iller, D. Wawszczak, L. Gorski, Archv. Metall. Mater. 57, 443 (2012).
• [5] T. Olding, M. Sayer, D. Barrow, Thin Solid Films 398, 581 (2001).
• [6] G. Carta, N. El Habra, G. Rossetto, P. Zanella, M. Casarin, D. Barreca, C. Maragno, E. Tondello, Surf. Coat. Tech. 201, 9289 (2007).
• [7] P. Ctibor, J. Sedlacek, K. Neufuss, Ceram. Int. 29, 527 (2003).
• [8] B. Q. Liu, F. L. Qin, J. L. Jiang, Z. J. Jin, J. Mater. Eng. Perform. 21, 308 (2012).
• [9] M. Yasmeen, S. A. Ansar, A. A. Khan, T. Joyeux, J. C. Labbe, J. Mater. Eng. Perform. 10, 542 (2001).
• [10] L. Arda, S. Ataoglu, J. Alloy Compd. 471, 282 (2009).
• [11] L. Arda, S. Ataoglu, S. Sezer, Z. Abdulaliyev, Surf. Coat. Tech. 202, 439 (2007).
• [12] J. H. Kim, J. B. Song, Y. H. Jeong, Y. J. Lee, J. H. Paik, W. S. Kim, H. Lee, Met. Mater. Int. 16, 109 (2010).
• [13] F. Yang, W. D. Fei, Z. M. Gao, J. Q. Jiang, Surf. Coat. Tech. 202, 121 (2007).
• [14] J. Peng, V. Ji, W. Seiler, A. Tomescu, A. Levesque, A. Bouteville, Surf. Coat. Tech. 200, 2738 (2006).
• [15] B. Girault, P. Villian, E. L. Bourhis, Surf. Coat. Tech. 201, 4372 (2006).
• [16] H. Okuda, H. Rokkaku, K. Morishita, J. K. Shin, S. Iwamoto, S. Ochiai, M. Sato, K. Osamura, A. Otto, E. J. Harley, A. Malozemoff, Scripta Materialia 55, 691 (2006).
• [17] B. A. Boley, J. H. Weiner, Theory of Thermal Stresses, Wiley, New York (1960).