توسعه و پاشش حرارتی پودر نانوساختار کامپوزیتی conicraly/ysz به روش hvof و ارزیابی خواص

در این تحقیق به بررسی تأثیر استفاده از پودر نانوساختار conicraly با و بدون تقویت کننده ysz با مقادیر 5، 10 و 15 درصد وزنی بر خصوصیات پوشش های حاصل از روش پاشش حرارتی سوخت و اکسیژن با سرعت زیاد پرداخته شده است. به منظور تهیه پودر نانوساختار کامپوزیتی از روش آسیاب کاری مکانیکی با نسبت گلوله به پودر 10:1 و زمان های مختلف آسیاب کاری 12، 24 و 36 ساعت استفاده شد. به منظور بهینه سازی پارامترهای پوشش دهی روش طراحی آزمایش تاگوچی، به کار گرفته شد. پس از به دست آمدن پارامترهای بهینه، پودر نانوساختار conicraly، پودرهای نانوساختار کامپوزیتی conicraly/ysz که با مقادیر 5%، 10% و ysz15% تقویت شده بودند و پودر تجاری، بر روی زیرلایه اینکونل 617 به روش پاشش حرارتی سوخت و اکسیژن با سرعت زیاد پوشش داده شدند. به منظور ارزیابی ریزساختار، مورفولوژی پودر و پایداری حرارتی پودرها و پوشش های مورد نظر از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز طیف سنج انرژی استفاده شد. فازشناسی پودرها و پوشش-های حاصله توسط آزمایش پراش پرتو ایکس، سختی پودرها و پوشش ها توسط روش ریزسختی سنجی ویکرز، چقرمگی شکست و چسبندگی پوشش ها نیز به روش سختی سنجی ویکرز انجام شد. ارزیابی مقاومت به اکسیداسیون پوشش توسط آزمایش اکسیداسیون سیکلی به مدت 100 ساعت در دمای 1000 درجه سانتیگراد و ارزیابی مقاومت سایشی در دمای محیط و دمای 700 درجه سانتیگراد با استفاده از روش پین روی دیسک تحت بار 5 نیوتن و مسافت 1000 متر انجام شد. یافته های پژوهش نشان داد که پودرهایی که به مدت 24 ساعت تحت آسیاب کاری مکانیکی قرار گرفته بودند، از نظر ریزساختار، مورفولوژی پودر، خواص مکانیکی و پایداری حرارتی، پودرهای با خواص بهینه هستند. در حالی که پوشش های نانوساختار و کامپوزیتی به دلیل عدم مورفولوژی مناسب پودرهای حاصل از آسیاب کاری، بر خلاف پودر تجاری دارای تخلخل زیادی هستند، اما از نظر خواص مکانیکی به دلیل وجود فاز تقویت کننده، بهبود چشمگیری در پوشش های کامپوزیتی مشاهده شد. بررسی های ریزساختاری پوشش ها نشان داد که وجود ذرات ysz که در اثر فرایند آسیاب کاری به انداز? کافی خرد و در زمینه توزیع شده اند، مانع از رشد دانه ها در حین پوشش دهی شده اند که این امر در پوشش حاوی ysz10% به خوبی مشهود است. نتایج حاصل از آزمون اکسیداسیون نشان داد که پوشش های حاصل از پودرهای آسیاب کاری شده، خواص اکسیداسیون ضعیف تری نسبت به پوشش حاصل از پودر تجاری دارند. ارزیابی های انجام شده نشان داد که این پوشش ها به دلیل عدم مورفولوژی مناسب ذرات پودر، دارای تخلخل زیادی هستند که این امر باعث تضعیف مقاومت به اکسیداسیون آنها شده است. ارزیابی رفتار سایشی پوشش ها نشان داد که پوشش حاوی ysz5% با نرخ سایش (mm3/nm)5-10×1/1 مقاومت به سایش بهتری نسبت به دیگر پوشش ها مخصوصاً پوشش حاصل از پودر تجاری با نرخ سایش (mm3/nm) 5-10×9/5 داشته است. ارزیابی رفتار سایشی دمای بالا نیز نشان داد که پوشش حاوی ysz5% با رسیدن به ضریب اصطکاکی در حدود 15/0 کمترین ضریب اصطکاک را در بین پوشش ها داشته است. همچنین این پوشش با نرخ سایش (mm3/nm) 6-10×54/3 کمترین نرخ سایش دمای بالا را در میان پوشش های مورد بررسی از خود نشان داده است، این در حالی است که پوشش حاصل از پودر تجاری با نرخ سایش (mm3/nm) 6-10×8/28 بیشترین نرخ سایش دمای بالا را دارا بوده است.