بهبود پایداری حرارتی و رفتار تریبولوژیکی پوشش های کاربیدتنگستن-کبالت نانوساختار تولید شده با روش پاشش شعله ای پرسرعت

پایان نامه
چکیده

مواد تنگستن مونوکارباید-کبالت نانوساختار تفت¬جوشی شده به دلیل داشتن تلفیقی از سختی و چقرمگی بالا به عنوان گزینه¬ی مناسبی برای گستره¬ی وسیعی از کاربردهای مقاوم به سایش نظیر ابزارهای برش¬کاری و سوراخ¬کاری و ساخت قالب¬های اکستروژن استفاده می¬شوند. اما بکارگیری ذرات تنگستن مونوکارباید-کبالت نانوساختار جهت تولید پوشش¬های نانوساختار بوسیله¬ی فرایند پاشش شعله¬ای پرسرعت، منجر به افت مقاومت سایشی در مقایسه با پوشش¬های میکروساختار متعارف شده است. این رفتار به دلیل نسبت بسیار بالای سطح-به-حجم ذرات تنگستن مونوکارباید نانومتری است که تجزیه و دکربوراسیون شدید آن¬ها را در حین پاشش شعله¬ای پرسرعت در پی¬ داشته و منجر به ایجاد فازهای نامطلوب غیرتنگستن مونوکارباید می¬شود. بنابراین، هدف از این پژوهش، بهبود پایداری حرارتی و رفتار تریبولوژیکی پوشش¬های تنگستن مونوکارباید-کبالت نانوساختار تولید شده با روش پاشش شعله¬ای پرسرعت است. در این راستا، ابتدا فرایند الکترولس مس و نیکل هریک بطور مجزا بر روی ذرات تنگستن مونوکارباید-کبالت میکروساختار (ms-wc12) انجام شده و ذرات پودر روکش¬دارِ cu/ms-wc و ni/ms-wc تولید و تحت پاشش قرارگرفتند. در ادامه، تأثیر روکش¬های الکترولس مس و نیکل بر میزان دکربوراسیون تنگستن مونوکارباید در حین فرایند پاشش، بررسی شد. با توجه به تأثیر بسیار مطلوب روکش الکترولس نیکل بر افزایش پایداری حرارتی تنگستن مونوکارباید و کاهش چشمگیر میزان دکربوراسیون، ذرات تنگستن مونوکارباید-کبالت نانوساختار (ns-wc) از طریق آسیاکاری مکانیکی تولید شده و روکش الکترولس نیکل بر روی سطح آن¬ها ایجاد شد؛ بدین¬ترتیب، ذرات پودر ni/ns-wc نیز تولید شده و تحت پاشش قرارگرفت. ویژگی¬های پوشش¬های بدست آمده شامل میکروساختار، چگونگی رشد دانه¬های تنگستن مونوکارباید نانومتری، خواص مکانیکی، مقاومت اکسیداسیون دمای بالا، رفتار سایشی دمای محیط و دمای بالا مورد ارزیابی قرارگرفت. نتایج نشان داد که انجام فرایند الکترولس مس بر روی ذرات پودرتنگستن مونوکارباید-کبالت میکروساختار منجر به انحلال شدید کبالت در حمام الکترولس و جایگزینی مس بجای آن بر روی سطح و نیز درون ذرات اولیه شد. مشاهدات انجام شده از سطح مقطع ذرات پودر cu/ms-wc تضعیف اتصال تنگستن مونوکارباید به زمینه و گسستگی آن را به¬ روشنی نشان داد. در مقابل، انجام فرایند الکترولس نیکل بر روی ذرات پودر تنگستن مونوکارباید-کبالت میکروساختار سبب تشکیل یک لایه¬ی متراکم و یکنواخت از نیکل پیرامون ذرات اولیه با ضخامت 5/1-5/0 میکرومتر شد. ارزیابی¬های میکروساختاری و مقایسه¬ی مقدار کربن موجود در پودرهای اولیه و پوشش¬ها، دکربوراسیون ناچیز تنگستن مونوکارباید در پوشش ni/ms-wc در حدود 6/2 درصد را نشان داد درحالی که تنگستن مونوکارباید در پوشش¬های ms-wc12 و cu/ms-wc به¬ترتیب به میزان 3/16 و 2/21 درصد دکربوره شد. در مقایسه با پوشش ms-wc12، در پوشش ns-wc پیک¬های تنگستن دی کارباید (w2c) با شدت بیشتری در الگوی پراش پرتوی ایکس مشاهد شدند؛ این نتیجه، به همراه افت چشمگیر مقدار کربن به میزان 8/36 درصد، تأیید نمود که ذرات ns-wc متحمل دکربوراسیون به¬مراتب شدیدتری نسبت به ذرات پودر ms-wc12 در حین پاشش می¬شوند. در مقابل، پوشش ni/ns-wc عمدتاً از فازهای تنگستن مونوکارباید و زمینه-ی فلزی کبالت/نیکل تشکیل شده و الگوی پراش پرتوی ایکس این پوشش یک پیک بسیار کوچک از فاز تنگستن دی کارباید را با شدت بسیار کمتر در مقایسه با ms-wc12 و ns-wc نشان داد. همچنین، میزان دکربوراسیون تنگستن مونوکارباید در پوشش ni/ns-wc برابر با 4/5 درصد بدست آمد که در مقایسه با پوشش¬های ms-wc12 و ns-wc به¬ترتیب به میزان 66 و 85 درصد کاهش نشان داد. پوشش ni/ms-wc میانگین میکروسختی معادل با 1168 ویکرز را ارائه داد که نشان¬دهنده¬ی سختی بالاتر آن در مقایسه با پوشش ms-wc12 (1120 ویکرز) است. از سوی دیگر، پوشش¬های نانوساختار ns-wc و ni/ns-wc به¬ترتیب با میکروسختی 1185 و 1214 ویکرز، میانگین سختی نسبتاً بالاتری را در مقایسه با پوشش¬های میکروساختار ارائه کردند. چقرمگی شکست پوشش ni/ms-wc برابر با mpa.m1/2 86/9 بدست آمد که در حدود 60 درصد بیشتر از پوشش ms-wc12 (mpa.m1/2 76/5) است. از سوی دیگر، چقرمگی شکست پوشش¬های ni/ns-wc و ns-wc برابر با mpa.m1/2 32/10 و 12/5 اندازه¬گیری شد که به¬ترتیب بیشترین و کمترین مقدار را در مقایسه با سایر پوشش¬ها نشان دادند. ارزیابی مقاومت اکسیداسیونی در بازه¬ی دمایی 800-600 درجه¬ سانتیگراد نشان داد که کینتیک اکسیداسیون برای پوشش¬های ms-wc12 و ns-wc از قانون خطی (با انرژی فعال¬سازی به¬ترتیب برابر با 4/90 و 9/78 کیلوژول بر مول) و در مورد پوشش¬های ni/ms-wc و ni/ns-wc از قانون پارابولیک (با انرژی فعال¬سازی به¬ترتیب برابر با 212 و 5/197 کیلوژول بر مول) پیروی می کند. نرخ سایش دمای محیط پوشش¬های ms-wc12 و ns-wc به¬ترتیب معادل با 4-10×1/10 و 4-10×7/14 میلی¬گرم بر متر اندازه¬گیری شد، درحالی¬که پوشش¬های ni/ms-wc و ni/ns-wc با 4-10×2/3 و 4-10×5/2 میلی¬گرم بر متر، نرخ سایش بسیار کمتری را ارائه می¬کنند. این مقادیر، رشد قابل ملاحظه¬ی مقاومت سایشی پوشش¬های ni/ms-wc و ni/ns-wc به میزان بیش از 68 و 78 درصد نسبت به پوشش¬های ms-wc12 و ns-wc را نشان داد. همچنین، ارزیابی نرخ سایش پوشش¬های مختلف در دمای 700 درجه سانتیگراد نمایانگر پایین¬ترین مقاومت سایشی برای پوشش ns-wc (با نرخ سایش 4-10×7/91 میلی¬گرم بر متر با روش اندازه¬گیری و 4-10×3/119 میلی¬گرم بر متر از طریق محاسبه) و بالاترین مقاومت سایشی برای پوشش ni/ns-wc (با نرخ سایش 4-10×27/25 میلی-گرم بر متر با روش اندازه¬گیری و 4-10×17/24 میلی¬گرم بر متر با روش محاسبه) بود.

۱۵ صفحه ی اول

برای دانلود 15 صفحه اول باید عضویت طلایی داشته باشید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

بررسی و مقایسه رفتار شوک حرارتی پوشش سد حرارتی نانوساختار و میکرونی YSZ اعمال شده به روش پاشش پلاسما

در این پژوهش پوشش‌های نانوساختار و میکرونی زیرکونیایی بر روی زیرلایه‌های سوپر آلیاژ پایه نیکل پوشش داده شده با MCrAlY به روش پاشش پلاسما اعمال شدند. آزمایش شوک حرارتی روی نمونه‌ها به صورت گرم کردن نمونه‌ها در کوره تا دمای 1200 درجه سانتیگراد و سرد کردن سریع در آب 25 درجه سانتیگراد انجام پذیرفت. برای بررسی ریزساختار و تغییرات فازی از میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش اشعه ایکس استفاده شد. ن...

متن کامل

تاثیر عملیات حرارتی بر ریزساختار و خواص مکانیکی پوشش فولاد زنگ نزن L۳۱۶ ایجاد شده به روش پاشش شعله ای

در این پژوهش، تاثیرعملیات حرارتی در دماهای مختلف برروی ریزساختار و خواص مکانیکی پوشش فولاد زنگ­نزن L۳۱۶، مورد مطالعه قرار گرفت. نمونه­های پوشش داده شده، در سه دمای۸۰۰ ، ۹۵۰ و۱۱۵۰ درجه سانتی­گراد تحت عملیات حرارتی، قرار گرفتند. بررسی­های ساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) بر روی نمونه­های پوشش داده شده، قبل و بعد از انجام عملیات حرارتی، انجام گرفت. تاثیر فا...

متن کامل

ساختار و خواص مکانیکی پوششNiCrBSi-WC(Co) اعمالی به روش پاشش شعله ای پرسرعت(HVOF)

در این مقاله نتایج حاصل از بررسی اثر تغییر فاصله پاشش در روش پاشش شعله‌ای پرسرعت(HVOF) در اعمال پوشش‌های سرمت NiCrBSi-WC(Co) بر تغییرات ریزساختاری حاصل و نیز بر تغییرات خواص مکانیکی پوشش(شامل استحکام چسبندگی، سختی و مقاومت سایش) مورد بحث قرار گرفته است. برای ساخت نمونه‌های زیرلایه از ورق فولاد زنگ نزن SS304 استفاده شد. در محدود 300-200 میلمتر فاصله پاشش بررسی شده، با افزایش فاصله پاشش، ریزساختا...

متن کامل

بهبود رفتار تریبولوژیکی آلیاژ ti6al4v با استفاده از پوشش های پاشش حرارتی نانوکامپوزیت nbsi2/al2o3

در این تحقیق، پوشش کامپوزیتی زمینه سرامیکی nbsi2-36wt%al2o3 به منظور بهبود رفتار تریبولوژیکی بر روی زیرلایه ti6al4v پاشش داده شد. بدین منظور ابتدا ترکیب بین فلزی نانوساختار nbsi2 و نانوکامپوزیت nbsi2/al2o3 با استفاده از آلیاژسازی مکانیکی تولید شدند. پودرهای حاصله با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس ((xrd، میکروسکوپ الکترونی روبشی sem))، میکروسختی سنجی و همچنین عملیات حرارتی مورد ارزیابی قرار گر...

اعمال و مشخصه‌یابی پوشش‌های نانوساختار اکسید کروم پاشش حرارتی شده

در این پژوهش پوشش­های میکروساختار و نانو ساختار اکسید کروم از راه فرآیند پاشش پلاسمایی اتمسفری روی فولاد کم کربن پوشش داده شدند. خصوصیات فازی و ساختاری پوشش­ها با کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس تجزیه و تحلیل گردیدند. هم­چنین، ارزیابی­های مکانیکی همچون ریزسختی سنجی نیز روی پوشش­ها انجام شد. نتایج بدست آمده از بررسی میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می­دهند که پوشش نانوساختار دارای ریز...

متن کامل

سنتز و بررسی پایداری حرارتی پوشش های سد حرارتی نانوساختار زیرکونیای پایدار شده با اسکاندیا و سریا(ScCeSZ)

زیرکونیای پایدار شده با ایتریا(YSZ) یکی از پرکاربردترین پوشش‌های سد حرارتی است. با این حال در دماهای بالاتر از °C1200 فاز پایدار شده تتراگونال به مونوکلینیک تبدیل می‌شود و احتمال ترک در پوشش را افزایش می‌دهد. در این تحقیق پوشش نانوساختار زیرکونیای پایدار شده با اسکاندیا و سریا (ScCeSZ) با روش سل ژل پلیمری سنتز شده و اثر مقادیر مختلف پایدارکننده ­های اسکاندیا و سریا بر پایداری حرارتی آن در C°140...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی مواد

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023