30182

بررسي مقاومت به اكسيداسيون پوششهاي آلومينايدي اصلاح شده با كبالت-اكسيد سريم ايجاد شده به وسيله رسوبدهي الكتروشيميايي و آلومينيوم دهي دوغابي روي سوپرآلياژ IN738LC

دكتري تخصصي (PhD)

مهندسي مواد و متالورژي- مهندسي مواد و متالورژي

1396

1402/6/21

منصور سلطانيه

سعيد رستگاري

مهندسي مواد و متالورژي

در اين پژوهش، پوشش¬هاي آلومينايدي اصلاح¬شده با كبالت به¬وسيله تلفيق دو فرآيند آبكاري الكتروشيميايي و آلومينيوم¬دهي دوغابي ايجاد شدند. آبكاري كبالت در يك محلول واتس شامل 100 گرم بر ليتر سولفات كبالت، 10 گرم بر ليتر كلريد كبالت و 20 گرم بر ليتر اسيد بوريك در دماي 40 درجه سانتي¬گراد و چگالي جريان 30 ميلي¬آمپر بر سانتي¬متر مربع انجام شد. آلومينيوم¬دهي دوغابي نيز توسط دوغابي شامل پودر آلومينيوم خالص به¬عنوان منبع آلومينيوم و پليمر PVA به¬عنوان چسب انجام شد. تغيير در ضخامت لايه مياني كبالت آبكاري¬شده باعث شد تا پوشش¬هايي مشابه پوشش¬هاي اكتيويته پايين فرآيند سمانتاسيون ايجاد شود. بيشينه ضخامت 10 ميكرومتر لايه كبالت براي حصول چنين پوشش¬هايي كافي است و در بيشتر از آن، تشكيل حفرات كركندالي در حين عمليات¬حرارتي باعث متخلخل¬شدن پوشش مي¬شود. براي بهبود خواص پوشش¬هاي اصلاح¬شده با كبالت، از اكسيد سريم به¬عنوان افزودني استفاده شد. اين ذرات در حين فرآيند آبكاري الكتروشيميايي به دو روش ايجاد سوسپانسيون (ذرات ميكروني) و ايجاد سل (ذرات چند ده نانومتري) وارد ساختار لايه آبكاري و در نتيجه آن، لايه آلومينايدي نهايي شدند. بررسي مقاومت به اكسيداسيون دما ثابت پوشش¬هاي آلومينايدي ساده، اصلاح¬شده با كبالت و اصلاح¬شده با كبالت-اكسيد سريم نشان داد كه بهترين عملكرد براي پوشش آلومينايدي ساده ايجادشده در دماي 1120 درجه سانتي¬گراد روي سوپرآلياژ پايه نيكل IN738LC است (kp~10-13 g2.cm-4.s-1). اگرچه تفاوت در خواص پوشش¬هاي اصلاح¬شده با كبالت و پوشش¬هاي ساده آلومينايدي بسيار ناچيز بود (kp~10-12 g2.cm-4.s-1). ورود ذارت اكسيد سريم به پوشش¬هاي اصلاح¬شده با كبالت توانست از نفوذ داخلي آلومينيوم به قطعه و نفوذ خارجي نيكل به پوشش كه به¬عنوان عامل اصلي تقليل پوشش¬هاي آلومينايدي شناخته مي¬شوند، جلوگيري كند. دو مكانيزم ايجاد لايه سد نفوذي در فصل¬مشترك پوشش آلومينايدي/زيرلايه (ذرات ميكروني) و پديده¬ مسدودسازي مرزهاي دانه (ذرات چند ده نانومتري) در جلوگيري از اين تقليل شناسايي شدند. اگرچه ساختار اكسيدي تشكيل¬شده روي پوشش آلومينايدي اصلاح¬شده با كبالت-اكسيد سريم (نانوذرات)، ساختار معيوب آلوميناي گاما بود كه خاصيت محافظت كمتري در مقابل اكسيداسيون از خود نشان داد (kp~10-10 g2.cm-4.s-1).

1402/09/19

Oxidation Performance of Co-CeO2 Modified Aluminide Coatings Deposited by Slurry Aluminizing of Pre-composite Electroplated IN738LC

9/11/2024 12:00:00 AM

In this study, Co-modified aluminide coatings are deposited by a two-step process of Co-electroplating and slurry aluminizing. Altering the thickness of electroplated layer resulted in achieving low activity (LA) type of aluminide coating. 10 µm of Co layer is sufficient to reach this goal. Excessive amount of Co layer led to formation of Kirkendall porosity across the aluminide coating. To improve the oxidation performance of Co-modified aluminide coatings, CeO2 is utilized based on reactive element effect (REE). Composite electrodeposition was carried by two different methods namely suspension preparation (micron particles) and sol preparation (Nano particles). Investigation of oxidation resistance of plain, Co-modified and Co-CeO2 modified aluminide coatings proved that the best performance is of the plain aluminide coating deposited at 1120 oC. The difference in oxidation performance between plain and Co-modified aluminide coatings was negligible. Introducing CeO2 particles into the aluminide coatings prevented Al-in and Ni-out ward diffusion during the isothermal oxidation which is the main reason why aluminide coatings are degraded. Two different mechanism of formation of diffusion barrier layer at the aluminide coating/substrate interface (Co-CeO2(Micro)) and grain boundary blocking (Co-CeO2(Nano)) are proposed. However, the oxide scale structure formed on the Co-CeO2(Nano) modified aluminide coating was identified as γ-alumina which is less proactive than α-alumina.

آلومينيوم دهي دوغابي , آبكاري نانوكامپوزيتي ارتقاء يافته با سل , پوششهاي آلومينايدي اصلاح شده با كبالت , اكسيداسيون دما ثابت , آلياژ اينكونل 738 كم كربن

Slurry Aluminizing , Sol-enhanced nano-composite electroplating , Co-modofied aluminide coatings , Isothermal Oxidation , IN738LC

Shayan Hossein sarraf

Dr. Soltaniye