31133

بررسي تاثير تركيب شيميايي دوغاب در آلومينيم‌دهي از طريق فرآيند دوغابي بر ساختار لايه آلومينايدي اصلاح شده با سيليسيم روي سوپر آلياژ پايه نيكل IN625

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد

1400

1403/4/18

منصور سلطانيه

شايان صراف

مهندسي مواد و متالورژي

پوشش‌هاي آلومينايدي اصلاح شده با سيليسيم به دليل افزايش مقاومت در برابر اكسيداسيون و خوردگي در دماهاي بالا، گزينه مناسبي براي محافظت از سوپرآلياژها هستند. در اين پژوهش به بررسي تاثير مقدار سيليسيم در دوغاب بر ساختار و ريزساختار پوشش‌هاي آلومينايدي اصلاح‌شده با سيليسيم روي سوپرآلياژ IN625 با استفاده از روش آلومينيم‌دهي دوغاب پرداخته شده است. اين فرايند شامل پاشش دوغابي متشكل از ذرات آلومينيم و سيليسيم به عنوان مواد پوشش در محلول آبي پلي وينيل الكل، به عنوان حامل مايع روي سطوح نمونه و به دنبال آن فرايند عمليات حرارتي است. در اين تحقيق تأثير نسبت آلومينيم به سيليسيم (از 10 تا 40 درصد وزني سيلسيم موجود در دوغاب) و نوع عمليات حرارتي (در محيط¬هاي هوا و آرگون به¬صورت معمولي و فوق¬سريع در دماي 1100 درجه سانتي¬گراد و زمان 2 ساعت) بر ريزساختار پوشش‌هاي آلومينايدي بررسي شده است. مورفولوژي سطح، ساختار سطح مقطع، تركيب عنصري و تشكيل فاز از طريق مشخصه¬يابي¬هاي FE-SEM، SEM، EDS و XRD مورد ارزيابي قرار گرفتند. يافته‌ها نشان مي‌دهد كه پوشش‌هاي Al-Si ايجاد شده از طريق روش آلومينيم‌دهي دوغابي، يك ساختار اكتيويته بالا شامل يك ريزساختار سه‌لايه تحت تأثير تغييرات مقدار سيليسيم در دوغاب را تشكيل مي¬دهند. استفاده از سيليسيم در دوغاب، به حدي موجب كاهش اكتيويته آلومينيم نمي¬شود تا پوشش آلومينايدي با اكتيويته پائين ايجاد شود. علاوه بر اين، استفاده از يك محيط خنثي در حين عمليات حرارتي و استفاده از عمليات حرارتي فوق سريع، رسوب همزمان آلومينيم و سيليسيم را تسهيل مي‌كند و در نتيجه يك لايه بيروني غني از سيليسايدهاي كروم و موليبدن تشكيل مي¬شود. با وجود تغييرات در مقدار آلومينيم دوغاب، آلومينيم كافي براي تشكيل فاز β-NiAl با تغيير در مقدار سيليسيم هميشه فراهم است. ميانگين مقدار سيليسيم در پوشش‌ها بسته به ميزان سيليسيم در دوغاب و شرايط عمليات حرارتي، از 5 تا 30 درصد وزني متغير است. حداكثر ضخامت براي تمامي پوشش‌هاي عمليات حرارتي شده متعلق به دوغاب Al-30Si است كه ضخامت پوشش آلومينايدي آن به 80 ميكرومتر مي‌رسد. افزايش بيشتر در مقدار سيليسيم ضخامت پوشش را به شدت كاهش مي‌دهد. براساس مقدار سيليسيم مورد نظر كه بايد در پوشش‌هاي آلومينايدي گنجانده شود، اين فرايند مي‌تواند براي ايجاد پوشش‌هاي آلومينايدي اصلاح‌شده با سيليسيم بهينه در نظر گرفته شود.

1403/06/09

Investigating the effect of the chemical composition of the slurry in aluminization through the slurry process on the structure of the aluminide layer modified with Si on the IN625 nickel base superalloy

7/9/2025 12:00:00 AM

Si-modified aluminide coatings are promising for protecting superalloys due to their enhanced oxidation and corrosion resistance at elevated temperatures. This research investigated the impact of silicon content in the aluminizing slurry on the morphology and microstructure of Si-modified aluminide coatings on IN625 utilizing the slurry aluminizing technique. The process involved spraying a slurry comprising aluminum and silicon particles as coating materials dispersed in a PVA aqueous solution as the liquid carrier on sample surfaces followed by a heat treatment process. The study explored the influence of the Al:Si ratio and heat treatment protocol on the aluminide coatings. Surface morphologies, cross sectional microstructures, elemental compositions, and phase formations were assessed through FE-SEM, SEM, EDS, and XRD analyses. The findings indicate that AlSi-aluminide coatings produced via the slurry aluminizing method exhibited a high-activity type with a triple-layer microstructure influenced by variations in Si content in the slurry. This demonstrates that using Si in the slurry does not reduce the Al activity enough to form a low activity type of aluminide coating. Moreover, employing an inert atmosphere during heat treatment and utilizing a flash aluminizing process facilitated the co-deposition of Si and Al, resulting in the formation of an outer layer rich in Cr and Mo silicides on select samples. Despite fluctuations in Al content, the Al slurry provided adequate Al for β- NiAl formation with variation in Si content. The average Si content of the coatings varies from 5 to 30 weight percent, depending on the Si content in the slurry and the heat treatment protocol. The maximum thickness for all heat treatment producers belongs to the Al-30Si slurry, for which the aluminide coating thickness reaches ~80 microns. Further increase in the Si content reduces the coating thickness drastically. Based on the desired Si content to be incorporated into aluminide coatings, this process could be optimized to deposit Si-modified aluminide coatings

پوشش‌هاي آلومينايدي اصلاح شده با سيليسيم , آلومينيم‌دهي دوغابي , عمليات حرارتي فوق سريع , پلي وينيل الكل , سيليسايد

: Si-modified aluminide coatings , slurry aluminizing , flash aluminizing , PVA , silicides

Omid Bakhtiyari

Dr. Mansoor Soltaniye