علوم و مهندسی سطح
سال:1399 | دوره:- | شماره:45 |تعداد مقالات:5

در این تحقیق، سه سوپرآلیاژ پایه نیکل کلمونوی 6، هستلوی 276C و اینکونل 625 توسط فرآیند GTAW بر روی فولاد زنگ نزن 310 پوشش دهی شدند. سختی سنجی به روش ویکرز، ارزیابی رفتار سایشی به روش پین بر روی دیسک و تشخیص مکانیزم سایش سطوح به کمک تصاویر SEM روی نمونه ها انجام گرفت. رفتار اکسیداسیون دما بالا تحت دمای 1050 درجه سانتی گراد در هشت سیکل 24 ساعته مطالعه شد. همچنین به منظور بررسی و مقایسه رفتار خوردگی نمونه ها، از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول ترکیبی اسید سولفوریک و کلرید سدیم استفاده شد. نتایج سختی سنجی، سختی سطحی به مراتب بالاتر سوپرآلیاژهای پایه نیکل هستلوی276C (727 ویکرز) و کلمونوی 6 (612 ویکرز) در مقایسه با سوپرآلیاژ اینکونل 625 (338 ویکرز) و زیرلایه ی فولادی (217 ویکرز) را نشان داد. بهترین رفتار سایشی مربوط به پوشش هستلوی276C با ضریب اصطکاک 28/0 بود. همچنین بررسی های مورفولوژی سطوح سایش نمونه ها، تغییر مکانیزم سایش را از سایش ورقه ای به خراشان با اعمال پوشش های سوپرآلیاژ پایه نیکلی بر فولاد زنگ-نزن 310 نشان داد. در آزمون اکسیداسیون دما بالا، کمترین میزان افزایش وزن (2 mg/cm0. 5) برای پوشش هستلوی276C محاسبه شد. آزمون خوردگی نیز نشان دهنده ی افزایش مقاومت به خوردگی فولاد زنگ نزن 310 با ایجاد پوشش ها بوده و بیشترین پتانسیل خوردگی(mV 9/119-) و کمترین دانسیته ی جریان خوردگی (µ A. cm-2 14/0) برای پوشش هستلوی276C بدست آمد. در نهایت با در نظر گرفتن نتایج، به نظر می رسد که پوشش هستلوی276C به عنوان مطلوب ترین گزینه برای ایجاد بر روی فولاد زنگ نزن 310 جهت کاربرد در شرایط دما بالا باشد.

در این پژوهش رفتار فرسایشی چدن داکتیل آستمپرشده کاربیدی و چدن داکتیل آلیاژی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. به این منظور نمونه های مربعی شکل با ابعاد 3 سانتی متر و ضخامت 1 سانتی متر تهیه شد. نمونه های چدن داکتیل آلیاژی تحت عملیات حرارتی آستمپرینگ قرار گرفتند. بررسی های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز EDS انجام شد. قبل از آزمون فرسایش سختی و زبری نمونه ها اندازی گیری شد. نمونه ها در پنج زاویه ی 30، 45، 60، 75 و 90 درجه تحت آزمون فرسایش قرار گرفتند. نمودار کاهش وزن استاندارد بر حسب زاویه رسم شد که نشان داد نمونه داکتیل آستمپرشده کاربیدی در همه زوایا مقاومت فرسایشی بهتری دارد. نتایج ازمون پراش پرتو ایکس از سطح نمونه ی چدن داکتیل آستمپرشده کاربیدی قبل و بعد از آزمون فرسایش نشان داد نمونه دارای 38 درصد آستنیت باقی مانده است که بعد از آزمون فرسایش استحاله تحت کرنش پیدا کرده است و به مارتنزیت تبدیل شده است. آزمون ریزسختی سنجی روی نمونه چدن داکتیل آستمپرشده کاربیدی بعد از آزمون فرسایش انجام شد و نشان داد به دلیل استحاله در سطح سختی سطح آن از 446 ویکرز به 531 ویکرز افزایش پیداکرده است. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح فرسایش شده نمونه ها نشان داد مکانیزم غالب فرسایش در زوایای کم (30 تا 60 درجه) برش و شخم زنی می باشد و در زوایای بالا (60 تا 90 درجه) مکانیزم غالب ترک و میکروترک می باشد.

در این پژوهش خواص مکانیکی و رفتار تریبولوژیکی پوشش های گالوانیزه و گالوالوم تولید شده به روش غوطه وری مورد ارزیابی قرار گرفته و با توجه به کاربرد ورق های پوشش دار در شرایط بالاتر از دمای اتاق، اثر حرارت دهی طولانی مدت بر خواص این ورق ها مطالعه شده است. بدین منظور نمونه هایی از ورق فولاد کربنی با پوشش گالوانیزه و گالوالوم با ضخامت های یکسان آماده سازی شد و ریزساختار و مورفولوژی نمونه ها و ترکیب شیمیایی نواحی مختلف توسط SEM مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب فازی و بافت کریستالی پوشش ها نیز به روَش XRD تعیین شد. جهت بررسی خواص مکانیکی ورق های پوشش دار از سختی سنج ویکرز و آزمون کشش استفاده شد؛ خواص تریبولوژیکی پوشش ها توسط آزمون پین روی دیسک مورد ارزیابی قرارگرفت. مقایسه نتایج مشخص نمود که به طورکلی استحکام ورق گالوانیزه از گالوالوم بیشتر است؛ پوشش گالوالوم ازدیاد طول نسبی بالاتر و رفتار سایشی ضعیف تری نسبت به گالوانیزه نشان داد. در ورق گالوانیزه حرارت دیده در دماهای بیشتر از 300، از یک طرف نفوذ آهن از زیرلایه به سمت سطح پوشش سبب تشکیل فازهای ترد بین فلزی می شود که تأثیر منفی بر رفتار سایشی ورق گالوانیزه دارد، از طرف دیگر با تشکیل لایه اکسیدی مقاوم بر سطح پوشش رفتار اصطکاکی بهتر می شود. با حرارت دهی ورق گالوالوم در دماهای بالاتر از 400 سطح پوشش تیره و برآمدگی هایی ناشی از تشکیل فازهای بین فلزی و لایه اکسید برسطح پوشش نمایان گشت. با توجه به نتایج این تحقیق در کاربردهایی که ضریب اصطکاک اهمیت دارد، گرمایش ورق گالوانیزه در دماهای بالاتر از 300 و ورق گالوالوم در دماهای بیشتر از 400 توصیه نمی شود.

در این تحقیق، لایه سیلیکاتی فلوئوردار به روش پلیمریزاسیون پلاسمایی و با استفاده از دستگاه پلاسمایی فرکانس رادیویی تولید شده است. به منظور کاهش ضریب شکست لایه ها، تخلخل های ساختاری در لایه ایجاد شد. میزان ناخالصی، ضریب جذب اپتیکی، زبری سطح و میزان چگالی جریان تراوشی و آستانه میدان شکست لایه ها مورد بررسی قرار گرفتند. به منظور بررسی فرآیند پلیمریزاسیون پلاسمایی، نوع گاز فلوئوردار و فشار کاری و همچنین قرار دادن پایه برای بسترهای سیلیکونی مورد آزمایش قرار گرفتند. حالت های پیوند شیمیایی لایه ها و ریخت شناسی سطح لایه ها به ترتیب توسط طیف سنج تبدیل فوریه مادون قرمز و میکروسکوپ نیروی اتمی مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این، مطالعه ضریب شکست و ضریب جذب لایه ها نیز توسط دستگاه بیضی سنجی طیفی انجام گرفت. نتایج نشان داد لایه سیلیکاتی فلوئوردار با خلوص بالا و تخلخل های ساختاری، دارای ضریب شکست فوق کم (1. 17 و 1. 09) و ثابت خاموشی کمتر از 4-10 است و افزایش فشار و همچنین قرار دادن پایه برای بستر ها موجب افزایش ناخالصی های آلی به ویژه پیوندهای کربنی و به موجب آن از بین رفتن تخلخل های ساختاری لایه شد که در مجموع منجر به افزایش ضریب شکست (1. 39 و 1. 37) و ثابت خاموشی (0. 004 و 0. 0005) لایه ها شده است.

در این پژوهش ابتدا رسوب پیشماده La2(Zr0. 7Ce0. 3)2O7 بوسیله مواد اولیه اکسید لانتانیم، ZrOCl2. 8H2O و Ce(NO3)3. 6H2O فراوری شد. فرایند کلسیناسیون این رسوب در دماهای ℃ 900-℃ 400 انجام گرفت و ساختار فازی، اندازه ذرات و مورفولوژی پودرهای کلسینه شده مورد بررسی قرار گرفتند. آگلومره های دو رسوب کلسینه شده در دماهای ℃ 600 و ℃ 900 به منظور پوششدهی به روش پلاسما اسپری بر روی زیرلایه هایی از جنس Hastelloy X دارای لایه های AMDRY 962 و METCO 204NS-G به کار برده شدند. هر دو پوشش دولایه سرامیکی اعمال شده توسط آگلومره های ℃ 600 و ℃ 900 به همراه پوشش YSZ معمولی تحت آزمون اکسیداسیون سیکلی در دمای ℃ 1000 قرار گرفتند. نتایج حاصل از الگوهای پراش و بررسیهای ریزساختاری نشان داد که فقط رسوب پیشماده La2(Zr0. 7Ce0. 3)2O7 کلسینه شده در دمای ℃ 900 به دلیل دمای نسبتاً بالای کلسیناسیون، حالت نانوذرات شامل فازهای اصلی زیرکونات لانتانیم دارای مقادیر جزئی سریوم حل شده (فاز LZ) و محلول جامد زیرکونات لانتانیم سریوم (فاز LC) را داشت. اما هر دو نوع پوشش دولایه سرامیکی از این فازها تشکیل شده و هر دو آنها نیز به صورت پوششهای نانوساختار دارای ترکهای عمودی بودند. تنها تفاوت بین آنها، تراکم نسبتاً کمتر پوشش دولایه سرامیکی اعمال شده توسط آگلومره های ℃ 600 بود. نتایج حاصل از آزمون اکسیداسیون سیکلی نشان داد که تنها این پوشش به-دلیل تراکم ریزساختاری مناسب و حضور ترکهای عمودی از کارکرد مناسبی برخوردار بود. ریخت لایه های این پوشش پس از 924 سیکل حرارتی بدون عیب باقی ماند. اما در پوشش YSZ معمولی پس از آزمون اکسیداسیون سیکلی ترک امتدادیافته ای در نزدیکی مواضعی از فصل مشترک TGO/YSZ تشکیل شد.