روکش کاری سطحی لیزری نیکل با پودرهای نانوکامپوزیتی co(ss)/wsi2-cowsi تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی

هدف از انجام این تحقیق توسعه پوشش¬های کامپوزیتی جدید بر پایه سیستمco-w-si بوده که مقاومت به اکسیداسیون مناسبی در دماهای بالا داشته باشد. در این راستا، ابتدا، پودر نانوکامپوزیتی co(ss)/cowsi-wsi2 به روش آلیاژسازی مکانیکی و عملیات حرارتی تولید شد. پودر به دست آمده روی زیرلایه نیکلی نشانده شد و از روش روکش¬کاری لیزری برای امتزاج آن با زیر لایه استفاده شد. پارامترهای مختلف فرایند روکش¬کاری لیزری مورد مطالعه قرار گرفته و پارامترهای بهینه ایجاد پوشش با میزان امتزاج نیکل کمتر از 15 درصد در پوشش تعیین شد. پس از بهینه¬سازی پارامترهایی همچون توان متوسط پرتو، سرعت روبش و میزان روی هم¬افتادگی، ریزساختار و سختی در راستای عمق پوشش ارزیابی شد. جهت تعیین مقاومت به اکسیداسیون، پوشش مذکور تحت اکسیداسیون سیکلی در سه دمای ºc 900، ºc 1100و ºc 1300 قرار گرفت. نتایج نشان داد که پس از 20 ساعت آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودری co 25-w35-si ، فاز wsi2 و پس از 50 ساعت، فاز cowsi تشکیل شد. عملیات حرارتی برای دستیابی به پودرهای پایدار روی مخلوط پودری 30 ساعت آلیاژسازی مکانیکی شده به مدت 4 ساعت و دمای ºc 1100 انجام شده و نانوکامپوزیت co(ss)/cowsi-wsi2 تولید شد. پودر تولید شده با ضخامت mm1روی سطح نمونه نیکلی قرار داده شده و پارامترهای روکش¬کاری شامل سرعت روبش mm.s-1 5/2، توان w450 و میزان روی هم¬افتادگی 50% به عنوان پارامترهای بهینه لیزر تعیین شد. پس از روکش¬کاری پودر حاصله، بررسی فازی نشان داد استفاده از پودرهای پایدار شده سبب ایجاد پوشش co(ss)/cowsi-wsi2 شده است. ریزساختار پوشش متراکم و بدون حفره و ترک بوده و به دلیل وجود تغییرات گرادیان حرارتی و غلظتی در حین انجماد از سه ناحیه مختلف با ساختارهای هم¬محور، دندریتی و هم¬محور تشکیل شده است. ریزسختی سنجی پوشش نشان داد که سختی سطحیhv 950 بوده و در راستای عمق پوشش به طور یکنواخت به مقدار 80% سختی سطح در فصل مشترک می¬رسد. نتایج آزمایش¬ اکسیداسیون سیکلی پوشش بیانگر مکانیزم نفوذ-کنترل در هر سه دمای اکسیداسیون بود. در دمای ºc 900، لایه اکسیدی متراکم و بدون حفره و ترک بوده و عمدتا از ترکیب آمورف sio2 تشکیل شده است؛ در حالی که در دمای ºc 1100 لایه اکسیدی ضخیم¬تر شده و مخلوطی از اکسیدهای تنگستن، کبالت و سیلیسیوم بود. این لایه نیز متراکم و بدون تخلخل بوده و به خوبی پوشش را محافظت می¬کند. در دمای ºc 1300، دو لایه روی سطح تشکیل شد؛ لایه خارجی غنی از sio2 و لایه داخلی غنی از تنگستن و کبالت با مقدار اکسیژن بسیار ناچیز است. در مراحل اولیه اکسیداسیون در این دما اکسیدهای فلزی در کنار sio2، فازهای اسپینلی مختلفی تشکیل دادند. این ترکیبات به دلیل شوک حرارتی و عدم انطباق با زمینه غنی از sio2، خرد شده و از سطح جدا شدند. با گذشت زمان، لایه¬ای غنی از sio2 روی تمام سطح تشکیل شده و سرعت اکسیداسیون را شدیدا کاهش داد. با توجه به نتایج به دست آمده به نظر می¬رسد در هر سه دما، نفوذ به داخل اکسیژن مرحله کنترل¬کننده واکنش اکسیداسیون پوشش می¬باشد.