علوم و مهندسی سطح
سال:1398 | دوره:- | شماره:40 |تعداد مقالات:4

امروزه پوشش های حاوی نیکل کروم برای بهبود خواص قطعات فولادی کم کربن در صنایع مختلف بطور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. به همین خاطر در این پژوهش پوشش Fe3TiO4 با اضافه کردن نیکل کروم توسط فرآیند پاشش حرارتی (HVOF) بر روی زیرلایه فولاد کم کربن اعمال گردید. برای این منظور پودر نیکل کروم با نسبت یکسان به مقدار 25 درصد وزنی به پودر Fe3TiO4 اضافه گردید. به منظور ارزیابی خواص ریزساختاری و فازی پوشش ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به EDS، آنالیز اشعه ایکس (XRD)، میکرو سختی سنج و زبری سنج استفاده شد. نتایج آزمایشی نشان داد که ریزساختار همگن و یکنواخت بوده که بصورت لایه لایه و متشکل از محلول جامد فلزی نیکل و آهن و محلول جامد نیکل کروم در اکسید تیتانیوم است. نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) بیانگر تشکیل فازهای Fe2O3, FeNi3, TiO2, Fe2TiO 4 در پوشش ها ایجاد شده است. بر اساس یافته های آزمایشی در اثر اضافه کردن نیکل کروم سختی پوشش افزایش، زبری و تخلخل پوشش کاهش می یابد.

در این پژوهش اثر عملیات حرارتی همگن سازی و عملیات مکانیکی نورد گرم بر ریزساختار و رفتار خوردگی آلیاژ پایه منیزیم سازگار با محیط بدن حاوی روی، کلسیم و عناصر نادر خاکی، مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه به منظور بهبود خواص خوردگی، فرایند آندایزینگ با استفاده از روش HAE، در 3 چگالی جریان و 2 زمان مختلف روی هریک از نمونه ها انجام شد و لایه ی اکسیدی حاصل توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش خوردگی در محلول PBS، در دمای 37 درجه سانتی گراد و به روش غوطه وری انجام گرفت و کاهش وزن نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده نشان داد که عملیات حرارتی همگن سازی سبب یکنواخت شدن ساختار و بزرگ شدن اندازه دانه شده و تاثیر مطلوبی بر مقاومت به خوردگی آلیاژ داشته و باعث کاهش 20 درصدی نرخ خوردگی شده است. فرایند نورد داغ انجام شده نیز سبب افزایش اندازه دانه و همچنین کاهش 9 درصدی نرخ خوردگی شده است. همچنین فرایند آندایزینگ به طور کلی تاثیر مطلوبی بر خواص خوردگی نمونه ها داشته و در بهترین شرایط مشاهده شده، کاهش 80 درصدی در نرخ خوردگی را همراه داشته است. تاثیر زمان و چگالی جریان اعمالی فرایند آندایزینگ نیز مورد مطالعه قرار گرفت که نتایج حاصل برای هریک از نمونه ها تاثیر متفاوتی را نشان داده اند.

ایجاد لایه ای سخت بر سطح فولاد کربنی روشی مناسب جهت ارتقای کارایی آن است. ازجمله مواد مقاوم به سایش مورد توجه برای این منظور، کاربید تیتانیوم است. در پژوهش حاضر، سنتز کربوترمی ذرات TiC با استفاده از لیزر پالسی موردبررسی قرارگرفته است. تلاش شد کاربید تیتانیوم به صورت درجا از ایلمنایت، به عنوان ماده اولیه ای ارزان، به دست آید. اما تبدیل کامل ایلمنایت به TiC در زمان کوتاه فراوری لیزری امری دشوار است. برای فایق آمدن بر این مشکل از دو راه حل همزمان استفاده شد: مقدار کربن بیش از استوکیومتری احیا استفاده شد و مخلوط پودرهای ایلمنایت و گرافیت تحت فعال سازی مکانیکی قرار گرفتند. در این راستا، اثر افزایش زمان فعال سازی تا 200 ساعت با استفاده از پراش پرتو ایکس بررسی شد. سپس با نشاندن لایه ای از پودر بر سطح فولاد، روکش کاری لیزری انجام شد. تاثیر فعال سازی مکانیکی بر تشکیل ذرات پخش شده در روکش، خصوصا تبدیل ذرات اکسیدی به کاربیدی، مورد تحلیل قرارگرفت. به این منظور از میکروسکوپ الکترونی روبشی با آنالیزگر EDS و تحلیل پراش پرتو ایکس استفاده شد. همچنین ذرات TiC و زمینه روکش ازنظر ریخت شناسی و ریزساختاری بررسی شدند. مشاهده شد که روکش دارای ساختار انجماد جهت دار بوده؛ مناطق هم محور، سلولی، دندریتی و درنهایت یوتکتیک تشکیل شده اند. از سوی دیگر، ریزسختی سنجی نشانگر افزایش تدریجی سختی از زیرلایه تا سطح روکش بود، که به مقدار 1600 ویکرز در نزدیکی سطح رسید. مشخص گردید که سنتز روکش کامپوزیتی با توزیع گرادیانی مناسبی از ذرات TiC به روش احیای لیزری ایلمنایت امکان پذیر است.

بهبود خواص سطحی مس مانند مقاومت به سایش و خوردگی موجب افزایش کاربرد این فلز در صنایع مختلف می گردد. به همین منظور، در این پژوهش آلیاژ اینکونل 625 به روش جوشکاری قوس تنگستن-گاز روی مس پوشش داده شد. بررسی های فازی و رفتار انجمادی روکش به کمک آزمون پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ نوری (OM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز طیف نگار تفکیک انرژی (EDS) نشان داد که ساختار روکش ایجاد شده شامل فاز زمینه γ به همراه محصولات ثانویه انجمادی غنی از نیوبیوم می باشد. با توجه به حلالیت کامل نیکل و مس در حالت جامد، مشاهده شد که منطقه ایجاد شده بین روکش و زیرلایه دارای ترکیب شیمیایی Cu-24. 26 Ni-9. 31 Cr-5. 77 Mo و عاری از عیوب متالورژیکی است. میکروسختی زیرلایه و روکش در نزدیکی سطح به ترتیب 50 و 338 ویکرز اندازه گیری شد. به منظور بررسی رفتار سایشی روکش و زیرلایه از آزمون گوی بر دیسک در دمای محیط استفاده شد و سطوح سایش به کمک تصاویر SEM و آنالیز EDS مورد مطالعه قرار گرفت. روکش کاری انجام شده موجب افزایش مقاومت به سایش در حدود 85% گردید که این افزایش را می توان به علت تغییر مکانیزم سایش از سایش-ورقه ای در مس به سایش اکسیداسیونی در روکش اینکونل 625 دانست. لایه ی اکسیدی تشکیل شده از جفت سایشی علاوه بر کاهش نرخ سایش، موجب کاهش دامنه اصطکاک از حدود 5/1-2/0 به 8/0-3/0 نیز گردید. اثر حضور روکش بر مقاومت به خوردگی زیرلایه نیز به کمک آزمون پلاریزاسیون بررسی شد. نتایج حاکی از افزایش قابل توجه مقاومت خوردگی مس در حضور این روکش داشت و جریان خوردگی از nA/cm2 239 به nA/cm227/0کاهش یافت.