بررسی عوامل موثر بر پوشش دهی نفوذی آلیاژ ti-al-11nb-0.9si

پوشش هایی بر مبنای ترکیبات بین فلزی tial3 و tial با بکارگیری روش پوشش دهی نفوذی، بر روی آلیاژ ti-23al-11nb-0.9si (بر پایه ti3al) در راستای افزایش مقاومت به اکسایش و نیز وسیعتر نمودن محدوده دمائی کار آن ایجاد شده است . این پوشش ها به دو طریق پوشش دهی نفوذی با استفاده از مخلوط پودری فشرده حاوی آلومینیم و نیز عملیات فربری در مذاب آلومینیم همراه با آنیل نفوذی تشکیل گردیدند. اثر متغیرهایی چون دما و زمان عملیات ، ترکیب مخلوط پودری و میزان پرداخت سطح آلیاژ، حسب مورد بر مورفورلوژی، ترکیب شیمیایی و ساختمان بلوری پوشش ، توسط میکروسکپ های نوری و الکترونی روبشی، پراش سنجی پرتو x و طیف سنجی انرژی پرتو x مورد مطالعه واقع شده است . عملیات پوشش دهی نفوذی با استفاده از مخلوط پودری فشرده در دماهای 850، 900، 950، 1000 درجه سانتیگراد نشان داد که با کاهش میزان عامل فعال کننده در مخلوط پودری به 1 درصد وزنی، امکان تشکیل پوششهائی یکنواخت و پیوسته مسیر می گردد. با افزایش زمان و دمای عملیات ، ضخامت پوششها افزایش یافتند. اما روند افزایش ضخامت در دمای 950 درجه سانتیگراد مختل گردید. بنظر می رسد که تغییر ساختمان بلوری آلیاژ مبنا در حدود این دما موجب کندی فرایند نفوذ و عدم افزایش چشمگیر ضخامت پوشش شده است . پوشش های ایجاد شده متشکل از یک لایه بر پایه tial3 یا دو لایه متشکل از لایه روئی ضخیم (بر پایه tial3) و لایه داخلی نازک (بر پایه tial) بوده اند. پوشش دهی نفوذی بتوسط عملیات فروبری در مذاب آلومینیم، با استفاده از فروبری نمونه هایی از آلیاژ مبنا در مذاب آلومینیم و آنیل نمودن آنها در دمای 950 درجه سانتیگراد صورت پذیرفت . لایه های پوششی آلومینیمی تشکیل شده روی نمونه های پرداخت سطحی شده باسنباده 1200 از یکنواختی مناسب تری برخوردار بودند. حین عملیات آنیل نفوذی یک لایه داخلی (بر پایه tial) بین لایه روئی (بر پایه tial3) و آلیاژ مبنا تشکیل و رشد نمود که سرعت رشد آن در طی زمان عملیات آنیل، با قانون سهمی مطابقت داشت . بررسیهای میکروسکپی نشان داد که هر دو روش ، آلومینیم به داخل آلیاژ مبنا نفوذ کرده و باعث تشکیل لایه روئی (بر پایه tial3) می گردد. لیکن با ادامه عملیات نفوذ و یا انجام آنیل بعدی، تیتانیم عامل اصلی نفوذ از فصل مشترک آلیاژ مبنا به داخل لایه روئی بوده و با افزایش میزان غلظت این عنصر، لایه ای داخلی بین لایه روئی و آلیاژ مبنا بر پایه tial را ایجاد می نماید. آزمایشهای مقدماتی اکسایش تکدما در 900 درجه سانتیگراد حاکی از تشکیل فیلم پیوسته آلومینا روی نمونه های پوشش داده و آنیل شده داشت . در حالیکه نمونه آلیاژ مبنا دارای پوسته ای بالنسبه ضخیم و ترکدار با ساختمان غالب روتیل (tio2) بوده و نییز افزایش وزن بیشتری را نشان داد. آزمایش اکسایش سیکلی در 1100 درجه سانتیگراد بیانگر روند کلی افزایش وزن نمونه پوشش داده و آنیل را شده داشت . در حالیکه نمونه آلیاژ مبنا بعد از طی 10 سیکل روند کاهش کلی نشان داد که حاکی از ورآمدگی و تخزیب اساسی آن دارد. افت ناگهانی وزن نشان داد که بعلت جدایش پوشش روی آلیاژ مبنا بود. بنظر می رسد که با انجام عملیات آنیل بعد از عملیات پوشش دهی لایه داخلی (بر پایه tial) ضخیم تر شده و از شیب ضریب انبساط حرارتی در پوشش کاسته گردیده و تنشهای باقیمانده حین تغییرات حرارتی جذب شده و از ایجاد و توسعه ترک ممانعت می گردد.