16154

16154

بررسي مقاومت به اكسيداسيون دماي بالاي پوشش آلومينايدي اصلاح شده با زيركونيوم روي سوپرآلياژ پايه نيكل

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

فروردين ماه 1395

فروردين ماه 1395

دكتر سعيد رستگاري - دكتر سيد حسين رضوي

مواد و متالورژي

چكيده مقاومت سوپرآلياژها در برابر اكسيداسيون دماي بالا از اهميت به¬سزايي برخوردار است. از جمله روش¬¬هاي موثر براي افزايش مقاومت به اكسيداسيون سوپرآلياژها، در دماي بالا، استفاده از پوشش¬هاي نفوذي آلومينايدي است كه يكي از ضعف¬هاي اين پوشش ورقه شدن در دماهاي بالا، به دليل تشكيل حفرات و چروك سطحي است. افزودن مقدار كمي از عناصر فعال نظير زيركونيوم به پوشش آلومينايدي تاثير مفيدي بر رفتار اكسيداسيون آنها دارد كه شامل بهبود چسبندگي لايه¬ي آلومينا و كاهش نرخ رشد لايه¬ي اكسيدي است كه منجر به افزايش طول عمر پوشش مي¬شود. در اين پژوهش پوشش آلومينايدي اصلاح شده توسط زيركونيوم روي سوپر آلياژ پايه نيكل IN-738LC به روش آلومينيوم¬دهي نفوذي خارج از پودر با شرايط مختلف فعاليت آلومينيوم در دماي OC 1050 به مدت 4 ساعت ايجاد شد. پس از فرآيند آلومينيوم¬دهي، زيركونيوم با دو ضخامت 100 و 300 نانومتر به روش كندوپاشي (Sputtering) روي نمونه¬ها لايه نشاني گرديده و سپس نمونه¬ها در دماي OC 1000 به مدت 3 ساعت تحت عمليات حرارتي قرار گرفتند. رفتار اكسيداسيون اين پوشش در دماي OC 1000 به مدت 120 ساعت ارزيابي شد. تاثير عوامل فرآيندي بر ويژگي¬هاي ساختاري و رفتار اكسيداسيون اين پوشش¬ها مورد بررسي قرار گرفت. بررسي¬ها به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ميكروسكوپ نوري، آناليز EDS و آناليز فازي XRD انجام گرفت. نتايج بررسي¬ها نشان داد كه پوشش¬هاي حاصل از فرآيند آلومينيوم¬دهي اصلاح شده با زيركونيوم در اين تحقيق همانند پوشش¬هاي آلومينايدي ساده، داراي ساختار دولايه، يك لايه بيروني يكنواخت آلومينايد نيكل و يك لايه نفوذي مي¬باشند كه زيركونيوم به صورت محلول جامد در پوشش توزيع شده است. همچنين زيركونيوم با كاهش نرخ رشد لايه اكسيدي و تنش حاصل از رشد اين لايه موجب كاهش تخريب و كندگي لايه اكسيدي و بهبود مقاومت به اكسيداسيون پوشش شد. از طرفي مقاومت به اكسيداسيون با فعاليت يكسان آلومينيوم با افزايش ضخامت زيركونيوم لايه نشاني شده روي سطح افزايش يافت. به¬طوريكه نمونه آلومينيوم-دهي شده در شرايط فعاليت بالاي آلومينيوم و لايه نشاني شده با ضخامت 300 نانومتر زيركونيوم، بهترين مقاومت به اكسيداسيون را در بين نمونه¬ها از خود نشان داد. كلمات كليدي: پوشش نفوذي آلومينايدي؛ پوشش آلومينايدي اصلاح¬شده توسط زيركونيوم؛ سمانتاسيون خارج از پودر.

1395/09/29

Abstract: In this study, zirconium modified aluminide coating on the nickel base superalloy IN-738LC were created with high activity high temperature aluminizing at a temperature of 1050 °C for 4 hours by out of pack cementation method. Zr coating was applied on simple aluminide coating by sputtering an​d the specimens were heat treated at 1000 oC for 3 hours. Oxidation behavior of coatings was eva​luated at a temperature of 1000 oC for 120 hours. Structural studies using scanning electron microscopy (SEM), EDS an​d XRD phase analysis were performed. The results showed that zirconium modified aluminide coating has two layer structure same as a simple aluminide coating, consisting of an uniform outer layer of NiAl an​d interdiffusion layer in which zirconium is in a form of solid solution in the coating. Zirconium reduces the growth rate of the surface oxide layer caused increasing resistance of the coating against cyclic oxidation. Keywords: Diffusion aluminide coating; Zirconium modified aluminide coating; Out of pack cementation