ایجاد پوشش نانوساختار کاربید تنگستن روی سطوح آلومینیومی به روش مکانوشیمیایی

امروزه به کار گیری آلیاژ سازی مکانیکی و استفاده از انرژی تولید شده در آسیاکاری در فراوری مواد و فرآیندهای متالورژیکی دارای سابقه جهل ساله بوده و تا کنون از این روش در مصارفی چون: سنتز مواد در دمای اتاق، سنتز فازهای غیر تعادلی، تولید مواد آمورف و تولید نانو مواد استفاده گردیده است. در این پژوهش هدف ایجاد پوشش کاربید تنگستن روی سطوح زیرلایه های آلومینیوم فلزی است. یکی از مزایای این روش این است که پوشش مورد نظر می تواند میکروسایز یا نانوسایز باشد. در این روش انرژی حاصل از برخورد گلوله ها علاوه بر خردایش ذرات ماده پوشش دهنده، به شیوه پیشنهادی در این پژوهش سبب فرو رفتن آن ها در زمینه مورد نظر و ایجاد یک لایه سطحی بر روی آن می گردد. به شیوه پیشنهادی در این پژوهش همچنین توان ماده پوششی را در جا و در حین آسیاکاری، در سطح مورد نظر از طریق انجام یک واکنش شیمیایی ایجاد نمود. برخی از مزایای عمده به کار گیری این روش در پوشش دهی عبارتند از: - سادگی روش در مقایسه با روش های موجود - عدم نیاز به تجهیزات گران قیمت و پیچیده - امکان استفاده از مواد اولیه ارزان قیمت - پوشش دهی موادی که با روش های دیگر پوشش دهی آن ها مقدور نیست (به دلیل تر شوندگی و...) - امکان پوشش دهی سطوح داخلی لوله ها (ترجیحا توسط آسیای گلوله ای افقی) - امکان پوشش دهی سطوح کروی (سطح گلوله ها) - امکان پوشش دهی سطوح صاف (این سطوح در قسمتی از درون محفظه آسیاکاری کار گداشته می شوند) - قابلین کنترل آسان ضخامت پوشش این روش می تواند به دو صورت انجام شود: استفاده از ماده پوشش دهنده از ابتدا: در این حالت، پودر ماده پوشش دهنده به همراه گلوله ها و ماده زمینه، آسیا شده تا ذرات پودری، به تدریج وارد ماده زمینه می شود. به طور مثال در اثر انجام آسیاکاری در سیستم کاربید سیلسیوم و آلومینیوم و ورود ذرات کاربید به فاز زمینه، ایجاد پوشش کاربید سیلسیوم بر روی سطح آلومینیوم امکان پذیر است. از این برای سیستم های متفاوتی می توان استفاده کرد. تولید ماده پوشش دهنده به طور درجا در حین آسیاکاری و در اثر یک واکنش شیمیایی؛ در این حالت مواد اولیه مورد نیاز برای واکنش شیمیایی، به همراه گلوله ها و ماده زمینه آسیا شده و پوشش در اثر انجام واکنش شیمیایی (تولید ذرات فاز پوشش دهنده) و ورود ذرات به سطح زیرلایه ایجاد می شود. پوشش تولیدی در این حالت از چسبندگی بهتری برخوردار است. (مخصوصا در حالتی که آنتالپی واکنش مورد نظر خیلی بزرگ باشد). به عنوان مثالی از این حالت می توان به امکان تولید پوشش کاربید تنگستن بر روی آلومینیوم در اثر انجام آسیا کاری بر سیستم اکسید تنگستن، گرافیت و آلومینیوم (زیرلایه) اشاره نمود. ذرات کاربیدی در اثر انجام واکنش شیمیایی زیر تولید می شوند. wo3 + 2al +c = wc + al2o3 در این تحقیق روش جدیدی برای پوشش دادن سطوح فلزی به روش مکانوشیمیایی ارایه شده است. زیر لایه مورد استفاده در این روش می تواند به عنوان محفظه، یا قسمتی از محفظه اسیا و یا به عنوان گلوله های آسیا باشد. در این پژوهش سطوح اسطوانه ای آلومینیومی با کامپوزیت wc-al2o3 به روش مکانوشیمیایی پوشش داده شد. دستگاه آسیای مورد استفاده از نوع آسیای آزمایشگاهی ماهواره ای بوده. و جنس گلوله ها و ظرف حاوی گلوله ها و پودر مورد نظر آلومینایی است. مخلوط پودری wo3 و کربن همراه زیر لایه آلومینیومی با گلوله های آلومینایی در محفظه آسیا با سرعت rpm 350 آسیاکاری شد. در حین آسیا کاری واکنش شیمیایی بیم مخلوط پودری و زیرلایه الومینیومی wo3+c+al انجام شده و با توجه به اینکه این واکنش به شدت گرمازا است. لایه کامپوزیتی wc+al2o3 روی سطح زیر لایه آلومینیومی تشکیل می شود. از آنجایی که پوشش در حین آسیاکاری تشکیل می شود ممکن است که پوشش تشکیل شده به صورت نانوساختار باشد. پراش اشعه (xrd)x و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) برای بررسی ترکیبات تشکیل دهنده، اندازه کریستالیت و ضخامت پوششی مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به نتایج بدست آمده. به نظر می رسد که به کمک این روش جدید و گرمازایی بالای واکنش در حین آسیاکاری فصل مشترک بین پوشش و زیرلایه استحکام بالایی داشته باشد. همچنین این روش قابلیت ایجاد پوشش روی سطوح داخلی لوله های فلزی اشاره کرد.