بررسی رفتار لایه آلومیناید آهن ایجاد شده بر سطح فولاد 9cr1mo به روش آلیاژسازی لیزری در محیط های اکسیدی- سولفیدی دما بالا

در پژوهش حاضر، یک پوشش آلومیناید آهن feal با استفاده از روشی ترکیبی از غوطه وری داغ و آلیاژسازی لیزری روی فولاد 9cr1mo ایجاد شد. در ابتدا نمونه فولادی به مدت 90 ثانیه در آلومینیم مذاب با دمای °c 800 قرار گرفت تا پوششی غنی از آلومینیم با ترکیب al/fe2al5 و ضخامت حدود ?m 100 بر سطح فولاد ایجاد شود. در مرحله بعد سطح این نمونه با استفاده از لیزر پالسی nd-yag و انرژی پالس 4 تا 11 ژول ذوب شد تا پوشش اولیه به همراه مقداری از زیرلایه ذوب و مخلوط شود و ترکیبی با درصد آهن بالاتر به دست آید. در انرژی پالس 7 ژول ترکیب بین فلزی feal با ترکیب شیمیایی متوسط fe-25al-8cr و ضخامت بیشینه ?m250 به دست آمد. به منظور بررسی رفتار اکسیداسیون پوشش حاصل و مقایسه آن با فولاد زیرلایه، نمونه ها به شکل همدما و ناپیوسته در محیط های اکسیژن، o2+1%so2 و o2+0.25%so2 در دماهای 500، 600 و 700 درجه سانتی گراد به مدت 4 تا 100 ساعت مورد اکسیداسیون قرار گرفتند. برای ارزیابی طول عمر و مکانیزم های آسیب پوشش در دمای بالا، نمونه های پوشش داده شده به مدت 1000 ساعت در اتمسفر هوا و دماهای فوق الذکر آزمایش شدند. سینتیک واکنش های اکسیداسیون با رسم منحنی های افزایش وزن بر حسب زمان مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها و ارزیابی های متالورژیکی نمونه ها پس از عملیات سطحی و آزمایش های اکسیداسیون با بهره گیری از میکروسکوپی نوری و الکترونی، پراش پرتو ایکس و میکرو آنالیزور پروب الکترونی انجام شد. مطالعه سینتیک اکسیداسیون نشان دهنده نرخ اکسیداسیون کمتر آلومیناید آهن نسبت به فولاد کروم-مولی بود. افزودن گوگرد به محیط باعث افزایش نرخ اکسیداسیون در هر دو ماده مورد آزمایش شد و در مورد پوشش آلومیناید آهن اکسید سطحی از حالت فشرده با مورفولوژی کروی به حالت تیغه ای تبدیل شد که می تواند به تشکیل ترکیبات با محافظت کمتر تعبیر شود. در مورد فولاد کروم- مولی اکسید سطحی از یک لایه نازک و فشرده محافظ به پوسته ای دو لایه از اکسیدهای کروم و آهن با ضخامت حدود 5 میکرومتر تبدیل شد. اکسیداسیون بلند مدت پوشش در دمای 700 درجه سانتی گراد باعث نفوذ شدید اتم های آلومینیم به سمت زیرلایه و تشکیل تیغه های نیترید آلومینیم در فصل مشترک پوشش و زیرلایه گردید.