مقاومت به اكسيداسيون پوشش‌هاي پاشش حرارتي آلومينيوم و آلومينيوم-مس بر روي الكترود گرافيتي مورد استفاده در كوره قوس الكتريكي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

يكي از روش‌هاي مؤثر براي بهبود اكسيداسيون جانبي الكترودهاي گرافيتي، پوشش‌هاي مقاوم در برابر اكسيداسيون مي‌باشد. در اين پژوهش، استوانه‌هاي گرافيتي به روش پاشش حرارتي قوس الكتريكي پوشش داده شدند و دو نوع پوشش مورد بررسي قرار گرفت: پوشش يك لايه از جنس آلومينيوم و پوشش دو لايه با لايه مياني از جنس آلومينيوم و لايه فوقاني از جنس مس. سپس آزمون اكسيداسيون در دماي 1200 درجه سانتي‌گراد به مدت 6 ساعت (4 سيكل با مدت زمان هر سيكل 5/1 ساعت) در اتمسفر هوا انجام شد. به منظور بررسي و مقايسه‌ي رفتار اكسيداسيون پوشش‌ها، بررسي‌هاي فازي و ريزساختاري انجام شد. نتايج حاصل از آزمون پراش پرتوي ايكس نمونه‌ي با پوشش آلومينيوم حضور فاز آلومينيا را نشان داد. در پوشش آلومينيوم-مس علاوه بر آلومينا، اكسيد مس و آلومينات نيز شناسايي شد. تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي از سطح مقطع پوشش آلومينيوم نشان دهنده‌ي حضور آلومينا و آلومينات در لايه اكسيدي رشد حرارتي كرده مي‌باشد. آلومينات تنش بيشتري نسبت به آلومينا ايجاد مي‌كند. همچنين غيريكنواختي توزيع تنش در محل تشكيل اين اكسيد، انبساط حجمي و رشد سريع‌تر نسبت به آلومينا منجر به تخريب پوشش از ناحيه اكسيدي رشد حرارتي كرده مي‌شود. با مقايسه مورفولوژي سطح پوشش‌ها پس از آزمون اكسيداسيون مي‌توان نتيجه گرفت كه به دليل ريزساختار درشت‌تر و غيرمتراكم‌تر آلومينات نسبت به آلومينا، مسيرهاي بيشتري براي نفوذ اكسيژن فراهم مي‌شود. بررسي نرخ اكسيداسيون نشان داد كه هر دو پوشش از قانون نرخ سهموي تبعيت مي‌كنند. پس از گذشت 5/1 ساعت اكسيداسيون، كاهش وزن ناشي از اكسيداسيون براي نمونه‌ي بدون پوشش، با پوشش آلومينيوم و آلومينيوم-مس به ترتيب 35، و 26 درصد مي‌باشد. هر دو پوشش 9 درصد كاهش وزن ناشي از اكسيداسيون نسبت به نمونه‌ي بدون پوشش داشتند. اما با گذشت زمان نرخ اكسيداسيون نمونه‌ي با پوشش آلومينيوم-مس نسبت به پوشش آلومينيوم افزايش يافته است. بطوريكه پس از 5/4 ساعت كاهش وزن ناشي از اكسيداسيون براي نمونه‌ي بدون پوشش، با پوشش آلومينيوم و با پوشش آلومينيوم-مس به ترتيب 83، 71 و 79 درصد مي‌باشد. در پايان آزمون اكسيداسيون (پس از 6 ساعت) اين مقادير به ترتيب 94، 85 و 87 اندازه‌گيري شد. بررسي‌هاي چشمي نشان داد كه در پايان آزمون اكسيداسيون گرافيت در تمامي نمونه‌ها بطور كامل تصعيد شده بود و اختلاف وزن نمونه‌ها به دليل اختلاف وزن پوسته‌هاي اكسيدي تشكيل شده مي‌باشد.

213070

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

مهران نحوي، رضا سلطاني

حميدرضا سليمي جزي