بررسي رفتار عناصر كاربيد ساز كروم و واناديم در حمام نمك مذاب بوراكس بر تشكيل پوشش هاي كامپوزيتي كاربيدي به روش نفوذ فعال حرارتي

دكتري تخصصي

در اين پژوهش، رفتار عناصر كاربيدساز واناديم و كروم در حمام نمك مذاب بر تشكيل كاربيدهاي دوتايي كروم و واناديم روي فولاد H13 مورد بررسي قرار گرفت. با توجه به محدود بودن تحقيقات در زمينه اتفاقات داخل حمام نمك مذاب و ارتباط آن با رشد پوشش¬هاي كاربيدي به علت دماي بالاي پوشش¬دهي، ناشناخته¬هاي زيادي وجود دارد كه با شناخت آن مي-توان از اين روش مقرون¬به¬صرفه در فرآيندهاي ديگر نفوذي استفاده كرد. در اين تحقيق، پوشش-ها و حمام¬هاي سريع سرد شده از طريق پراش¬سنج پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني (FE-SEM) و آناليز عنصري (EPMA) بررسي شدند. ضخامت لايه پوشش كاربيدي بعد از پوشش¬دهي به مدت هشت ساعت در دماي 1000 درجه سانتي¬گراد در حمام فلزي، اكسيدي و فلزي- اكسيدي با نسبت مولي كروم به واناديم 1 به ترتيب برابر 5/0± 5/6، 5/0± 2/5 و 5/0±7/5 ميكرومتر بود. همچنين درصد مناطق غني از واناديم در حمام فلزي، اكسيدي و فلزي- اكسيدي به ترتيب 63، 57 و 74 درصد كل پوشش كاربيدي تشكيل شده بود. بررسي¬هاي انجام گرفته روي حمام¬ها نشان داد كه ذرات معلق فلزي در حمام¬هاي فلزي و حمام¬هاي اكسيدي (ناشي از احيا پودر هاي اكسيدي) كه در سرتاسر حمام پراكنده شده بود، نقش اصلي را در تشكيل پوشش¬هاي كاربيدي روي زيرلايه دارند. در بررسي نمونه¬هاي H13 در هردو حمام فلزي و اكسيدي تا قبل از 1 ساعت پوشش¬دهي، فصل مشترك كنترل كننده سرعت واكنش بود و رابطه بين ضخامت پوشش و زمان پوشش دهي تابع معادله خطي (d=at+b) بود. با افزايش زمان پوشش¬دهي تا 12 ساعت، نفوذ كربن كنترل كننده سرعت واكنش بوده است و رابطه بين ضخامت پوشش و زمان پوشش¬دهي تابع معادله پارابوليك (d=ct0.5+e) بود. مدل رشد لايه¬هاي كاربيدي با نفوذ جزء كربن، تطابق بالايي با داده¬هاي تجربي داشت. در هر سه نسبت از حمام، ضخامت پوشش¬هاي كاربيدي تشكيل¬شده در حمام فلزي بيشتر از حمام اكسيدي بود. در پوشش¬هاي دوتايي كروم و واناديم، مناطق غني از كاربيد كروم به صورت دانه¬هاي ستوني و كاربيد واناديم به صورت دانه¬هاي منسجم هم¬محور رشد كردند. در حمام فلزي و اكسيدي با نسبت يكسان واناديم به كروم، مناطق غني از كاربيد واناديم به عنوان پوشش بيشتر از مناطق غني از كاربيد كروم تشكيل شدند. روش پوشش¬دهي نفوذ فعال حرارتي با استفاده از حمام نمك مذاب قابليت توليد پوشش¬هاي كامپوزيتي را دارا مي¬باشد.

190786

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر ژي گنگ يانگ

مهندسي مواد

دكتر سلطانيه - دكتر ثقفيان