11566

11566

بررسي خواص پوشش نانوكامپوزيتي Ni-Al-Y2O3 تهيه شده به روش آبكاري الكتريكي و نفوذ

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - شناسايي و انتخاب مواد

اسفند 1391

اسفند 1391

دكتر سعيد رستگاري- دكتر شمس الدين ميردامادي

چكيده افزودن مقدار اندكي از عناصر فعال مشخص مثل Y، Ce، La يا اكسيدآن¬ها تأثير چشمگيري بر روي مكانيزم رشد و چسبندگي پوسته¬ي اكسيدي محافظ آلومينا در دماهاي بالا دارد، درنتيجه مي‌تواند مقاومت به اكسيداسيون پوشش¬ها و آلياژهايي را كه از اين طريق حفاظت مي¬شوند را افزايش دهد. در تحقيق پيش¬رو، براي اولين¬بار پوشش نانوكامپوزيتي Ni-Al-Y2O3 طي دو مرحله ايجاد¬شد: 1) آبكاري نانوكامپوزيتي Ni-Y2O3 بر روي زيرلايه فولاد كم‌كربن؛ 2) نفوذ¬دهي آلومينيوم در پوشش Ni-Y2O3 حاصل از مرحله¬ي اول به روش سمانتاسيون پودري. تأثير پارامترهاي غلظت ذرات ايتريا در الكتروليت، دما و تركيب پودر آلومينيوم¬دهي بر روي ساختار و مورفولوژي پوشش¬ها مطالعه و بررسي¬شد. در ادامه به بررسي اكسيداسيون سيكلي پوشش¬هايي با درصد و اندازه ذرات ايترياي متفاوت (نانو و ميكرو) در دماي 850 درجه سانتيگراد در هوا پرداخته¬شد. نمودار تغييرات وزن ويژه هر¬يك از نمونه¬ها بر¬حسب زمان رسم¬شد. مقطع و مورفولوژي سطحي پوشش¬ها قبل و پس از اكسيداسيون توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و طيف سنجي تفكيك انرژي (EDS) بررسي¬شد. آناليز تفرق اشعه X (XRD) به¬منظور تشخيص فازهاي تشكيل¬شده قبل و پس از اكسيداسيون روي نمونه¬ها انجام¬گرفت. نتايج نشان¬داد با افزايش غلظت ذرات ايتريا در الكتروليت از 1 تا 16 گرم بر ليتر، درصد ذرات ايتريا در پوشش آبكاري Ni-Y2O3 از صفر تا 4/3 درصد وزني افزايش مي¬يابد. در بين پوشش‌هاي نانوكامپوزيتي آبكاري Ni-Y2O3 ، پوشش حاصل از حمام حاوي 4 گرم بر ليتر ايتريا (Y2O3 8/1% Ni-) ريزدانه‌ترين ساختار و بيشترين ريزسختي (433 ويكرز) را دارد. دما و تركيب بهينه انتخاب¬شده براي آلومينيم¬دهي، دماي 700 درجه سانتيگراد و پودري با تركيب: Al40%، NH4Cl3% و Al2O357% بود. پوشش حاصل از اين شرايط كاملاً يكنواخت و عاري از هرگونه عيوب مثل حفره، ترك و تخلخل بود. نتايج بررسي اكسيداسيون نشان¬داد كه مقاومت به اكسيداسيون نمونه¬هاي Ni-Al-Y2O3 تابع درصد، اندازه و نحوه¬ي توزيع ذرات ايتريا در پوشش است. در پوشش نانوكامپوزيتي با افزايش درصد ذرات از 0 تا 4/3 درصد وزني، ثابت اكسيداسيون از 0328/0 به 0083/0 كاهش مي‌يابد كه نشان‌دهنده افزايش مقاومت به اكسيداسيون در اثر افزايش درصد ذرات ايتريا در پوشش است. با غلظت مساوي ذرات ايتريا در الكتروليت، به‌دليل بيشتر بودن درصد ذرات به دام افتاده در پوشش در حالت ميكرون نسبت به نانو مقاومت به اكسيداسيون پوشش ميكرو‌كامپوزيتي بهتر است. اما از طرف ديگر در صورت برابري ميزان ايتريا در پوشش نانوكامپوزيتي و ميكروكامپوزيتي، مقاوت به اكسيداسيون نانوكامپوزيت بيشتر خواهد بود. اين امر ناشي از توزيع يكنواخت ذرات ريز (نانومتري) در نانوكامپوزيت است. واژه‌هاي كليدي: آبكاري نانوكامپوزيتي، نيكل، آلومينيوم¬دهي، ايتريا، اكسيداسيون.