ساخت و بررسی خواص ساختاری و رفتارخوردگی حفره ای گروه جدیدی از فولادهای ضدزنگ آهن-کروم-منگنز-نیتروژن با ساختار کامپوزیت آمورف/نانوبلور

فلزات آمورف پایه آهن از جمله مواد مهندسی جدید و پیشرفته به حساب آمده که به دلایل مختلفی از جمله استحکام تسلیم بالا، سختی زیاد، خواص خوردگی مناسب مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. محدودیت این مواد ناپایداری در شکست می باشد که با تقویت زمینه آمورف توسط ذرات نانوبلوری به میزان قابل ملاحظه ای بهبود می یابد. پژوهش حاضر در جهت ساخت و بهینه سازی خواص ساختاری و بررسی رفتار خوردگی حفره ای کامپوزیت آمورف/نانوبلور فولادهای زنگ نزن آستنیتی پُر نیتروژن و خالی از نیکل گام برداشته است. به منظور سنتز آلیاژهای پُر نیتروژن از اتمسفر آسیاکاری گاز نیتروژن خالص استفاده شد. جهت مقایسه نتایج با یک نمونه مبنا، در کنار آلیاژهای اصلی مورد مطالعه، نمونه هایی نیز با آسیاکاری تحت اتمسفر خنثی آرگون تهیه شد. پس از تهیه پودر، قطعات آلیاژی با چگالی نهایی مناسب توسط فشار سرد یکطرفه و تف جوشی بعدی تهیه شدند. در مرحله بعد خواص فیزیکی پودر و قطعات تولیدی اعم از مورفولوژی پودر (توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی)، ترکیب شیمیایی (توسط دستگاه های فلورسنس اشعه ایکس و آنالیز گازی لِکو)، چگالی، خواص ریز ساختاری (توسط دستگاههای پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری) و پایداری حرارتی (توسط دستگاههای کالریمتر، گراویمتر و دیلاتومتر) مورد بررسی قرار گرفت. بعلاوه، رفتار خوردگی حفره ای قطعات کامپوزیتی تولیدی از طریق اندازه گیری دمای بحرانی حفره دار شدن بررسی شد. نهایتاً اثر ترکیب شیمیایی، پارامترهای ساختاری و شرایط سطحی بر مقاومت به خوردگی حفره ای این مواد بوسیله یک مدل آماری ارزیابی شد. اهم نتایج به این قرار می باشد: 1) در حین آسیاکاری، مقدار قابل ملاحظه ای از اتمهای نیتروژن (تا 5 درصد وزنی) دزون ساختار حل می شوند که ختی پس از فرآیند قطعه سازی (تحت شرایط کنترل شده) نیز در سیستم باقی می ماند. 2) اتمهای نیتروژن حل شده، تغییرات در مرزدانه ها، نابجاییها و مکانهای بین نشینی شبکه بلوری و فاز آمورف توزیع می شوند. بایستی خاطز نشان کرد که نقش فاز آمورف در انحلال نیتروژن نیتروژن به طور قابل ملاحظه ای بالا می باشد. 3) در حین آسیاکاری تخت اتمسفر نیتروژن، تغییرات فازی فریت به آستنیت واقع شده و پس از تف جوشی کنترل شده ساختار بلوری کاملاً آستنیتی حاصل می شود. 4) در حضور نیتروژن ساختار آمورف / نانوبلور در حین آلیاژسازی مکانیکی توسعه می یابد و پس از تف جوشی کنترل شده نیز بدون هیچ تغییری باقی می ماند. 5) با کنترل فرآیند آسیاکاری تحت نیتروژن، امکان دستیابی به ساختار کاملاً آمورف وجود دارد. 6) در حین عملیات حرارتی در صورت خروج نیتروژن از ساختار، فاز آستنیت و آمورف به فازهای پایدارتری همچون فریت و ترکیبات نیتریدی تبدیل می شوند. 7) در حین آسیاکاری تخت اتمسفر نیتروژن، با افزایش غلظت نیتروژن، مقدار و پایداری فاز آمورف افزایش می یابد. 8) رده های پر نیتروژن تولیدی یک توانایی شیشه ای شدن مناسب را از خود نشان می دهند. این توانایی با افزایش مقدار نیتروژن افزایش می یابد. 9) با کنترل فرآیند آسیاکاری و تولید قطعه، کامپوزیتهای آمورف/ نانوبلور با درصدهای فازی آمورف و نانوبلور متفاوت قابل حصول می باشد. 10) مواد کامپوزیتی توسعه یافته رفتار خوردگی حفره ای بسیار مناسبی را از خود نشان می دهند. این امر مرتبط با مقادیر قابل ملاحظه نیتروژن در ساختار می باشد.