بررسي ريزساختار و خواص سايشي دما بالاي پوشش كامپوزيت Ni-Al/WC به‌روش پاشش‌حرارتي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

تركيبات بين فلزي به‌عنوان فاز جامد شامل دو يا چند عنصر فلزي و نيمه فلزي مي‌باشد. اين تركيبات داراي خواص بين فلزات و سراميك‌ها مي‌باشند. يكي از تركيبات بين فلزي مهم تركيب بين فلزي نيكل- آلومينيوم بوده و به دليل خواص خوردگي و سايشي دما بالا، تركيبات بين فلزي نيكل- آلومينيوم در سال‌هاي اخير بسيار موردتوجه قرارگرفته است. خواص تريبولوژيكي عالي تركيبات بين فلزي NiAl نيز گزارش‌شده است كه پتانسيل زيادي براي استفاده در شرايط سايش شديد نشان مي‌دهد. تحقيقاتي كه بر روي خواص سايشي NiAl و آلياژهاي آن متمركز بوده نشان داد NiAl داراي خواص اكسيداسيون خوبي در دماي بالا است و افزودن ذرات تقويت‌كننده سراميكي مي‌تواند خواص تريبولوژيكي آن‌ها را بهبود بخشد. در ميان ذرات سراميكي، كاربيد تنگستن (WC) به دليل سختي بالا و مقاومت در برابر سايش عالي، بيشترين استفاده را دارد. در اين پژوهش باهدف بهبود و افزايش خواص سايشي به بررسي خواص سايشي آلياژ نيكل -آلومينيوم و كامپوزيت‌ سازي با افزودن كاربيد تنگستن پرداخته‌شده است. بدين منظور از فولاد ساده كربني CK45 به‌عنوان زيرلايه استفاده گرديده و پوشش، پودر Ni-5wt.%Al و افزودن مقادير 5، 10 و 15 درصد وزني كاربيد تنگستن به پودر نيكل-آلومينيوم، به‌وسيله پاشش شعله‌اي بر روي زيرلايه اعمال گرديد. مخلوط كردن پودرها با استفاده از آسياب سياره‌اي انجام گرديد. به‌منظور آناليز فازي از پراش پرتوايكس و جهت مشخصه يابي پودر و ريزساختار پوشش از ميكروسكوپ الكتروني روبشي و طيف‌سنجي توزيع انرژي استفاده شد. همچنين براي درك بهترِ نحوه توزيع عناصر از نقشه توزيع عناصر بهره گرفته شد. نتايج بيانگر اين موضوع است كه پوشش از فازهاي Ni-Al، Ni و Al2O3 تشكيل‌شده است. ايجاد اكسيد آلومينيوم و تبخير آلومينيوم در دماي بالا منجر به ايجاد فازهايي غني از نيكل گرديده است. همچنين با افزودن كاربيد تنگستن، پيك‌هاي كاربيد تنگستن در الگو پراش پرتو‌ايكس ظاهر مي‌شود. پوشش داراي ضخامتي در حدود 300 ميكرومتر است. با بررسي تصاوير نقشه توزيع عناصر مشاهده مي‌شود كه پيوند بين پوشش و زير لايه از نوع پيوند مكانيكي بوده و به دليل عدم نفوذ عناصر از زيرلايه به پوشش و بالعكس پيوند متالورژيكي ديده نمي‌شود. افزودن فاز كاربيد تنگستن موجب پهن شدن پيك‌هاي پراش پرتوايكس شده و نشان‌دهنده افزايش تنش در پوشش است كه اين امر باعث كاهش استحكام چسبندگي پوشش شده است. تخلخل سنجي نمونه‌ها با استفاده از نرم‌افزار Image J موردبررسي قرار گرفت و نتايج نشان‌دهنده افزايش ميزان تخلخل با افزايش درصد كاربيد تنگستن است كه افزايش تخلخل را مي‌توان با افزايش فاكتور عدم انطباق كريستالي مرتبط دانست. نتايج آزمون ريز‌‌سختي‌سنجي نشان‌دهنده افزايش سختي پوشش با افزودن ميزان كاربيد تنگستن است. خواص سايشي در دماي 600 درجه سانتي‌گراد موردبررسي قرار گرفت. از آزمون پين روي ديسك استفاده گرديد و نتايج نشان‌دهنده خواص سايشي بهتر با افزايش درصد كاربيد تنگستن بود. بهترين خواص سايشي مربوط به نمونه Ni-Al/15%wt.WC مي‌باشد. ضريب اصطكاك و كاهش وزن نمونه‌ها با افزايش درصد كاربيد تنگستن، كاهش‌يافته و درنهايت ضريب اصطكاك ثابت و تقريباً يكسان شده كه نشان‌دهنده خواص خودروانكار پوشش نيكل-آلومينيوم در دماي بالا است.

231228

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان