بررسي مقاومت به اكسيداسيون پوشش‌هاي پاشش حرارتي نيكل-آلومينيوم روي زير لايه فولاد ساده كربني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

فولاد كربني يكي از پر‌مصرف‌ترين مواد مهندسي است. اگر‌چه آلياژهاي فولاد كربني استحكام نسبتاً بالايي دارند اما مقاومت به اكسيداسيون پاييني در دماي بالا دارند. در طول اكسيداسيون، يك لايه اكسيد متخلخل و غيرمحافظ روي سطح تشكيل مي‌شود كه منجر به شكست سريع فولاد ساده كربني مي‌شود. يكي از راه‌حل‌هاي مؤثر براي مقابله با اكسيداسيون، پوشش دادن با يك لايه محافظ با استفاده از تكنيك پاشش حرارتي است. پوشش‌هاي پاشش حرارتي به دليل توانايي اعمال انواع مواد پوششي مي‌توانند در برابر مشكلات اكسيداسيون و سايش قطعات فولادي مؤثر باشند. اما اين پوشش‌ها داراي تخلخل مي‌باشند. تابه‌حال تلاش‌هاي بسياري براي بهبود خواص پوشش‌هاي پاشش حرارتي نيكل-آلومينيوم ازجمله استفاده از روش‌هاي مختلف پاشش حرارتي و كنترل اندازه دانه انجام گرفته است. اين روش‌ها پرهزينه هستند ولي انجام عمليات حرارتي روي اين پوشش‌ها يك روش ساده و ارزان‌قيمت است. انجام عمليات حرارتي پس از فرايند پاشش براي ايجاد پيوند متالورژيكي پوشش و زيرلايه، ايجاد ساختار پايدار بين فلزي و كاهش تخلخل در پوشش به‌منظور افزايش مقاومت در برابر اكسيداسيون و ارتقاي عمر مفيد قطعات فولادي يك راهكار مؤثر مي‌باشد. علت استفاده از پوشش‌هاي نيكل- آلومينيوم، هدايت حرارتي مناسب، مقاومت بالا در برابر خوردگي و اكسيداسيون، نقطه ذوب بالا، چگالي پايين، استحكام خزشي بالا و هزينه كم توليد آن مي‌باشد. در اين مطالعه به ارزيابي اثر دماي عمليات حرارتي بر پوشش Ni-5 wt.% Al ايجاد شده روي زيرلايه فولاد St37 به روش پاشش شعله‌اي جهت بهبود مقاومت به اكسيداسيون پرداخته شده است. پس از فرايند پاشش، پوشش‌ها در دماي 950، 1050 و 1150 ℃ به مدت 1 ساعت در خلأ عمليات حرارتي شدند. جهت مشخصه‌يابي ريزساختار پوشش‌ها از ميكروسكوپ الكتروني روبشي و طيف‌سنج توزيع انرژي استفاده شد. آناليز فازي به‌وسيله پراش پرتو ايكس انجام شد. نتايج نشان داد كه نمونه‌هاي عمليات حرارتي شده داراي تخلخل كم‌تري نسبت به نمونه بدون عمليات حرارتي است. سپس نمونه‌ها براي انجام آزمون اكسيداسيون دمابالا، در معرض محيط هوا در دماي 800 ℃ قرار گرفتند و نتايج نشان داد كه نمونه‌هاي عمليات حرارتي شده دچار اكسيداسيون داخلي شده است. ليكن نمونه عمليات حرارتي شده در دماي 1050 ℃ به دليل ميزان تخلخل كم‌تر آن نسبت به بقيه نمونه‌ها (3/10 %) داراي عمق اكسيداسيون كم‌تر (150 μm) و وسعت كمتر ناحيه متأثر از اكسيداسيون زيرلايه بود. اين درحالي است كه در نمونه‌ قبل از عمليات حرارتي، زير لايه فولاد St37 به‌شدت دچار اكسيداسيون شده بود.

224885

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان