عنوان :
اعمال پوشش هاي نانوساختار آلومينا - زيركونيا بر زيرلايه هاي آلومينيوميبا روش پلاسماي الكتروليتي و بررسي خواص و ويژگي ها
نويسنده اصلي :
نسترن براتي
مقطع تحصيلي :
دكتري
چكيده :
چكيده آلومينيوم و آلياژهاي آن به دلايلي نظير استحكام به وزن بالا، انعطاف پذيري و مقاومت به خوردگي مناسب، كاربرد گسترده اي در صنايع هوافضا و اتومبيل سازي دارند. با اين حال پاره اي از كمبودها نظير مقاومت سايشي ضعيف اين مواد و خوردگي در شرايط سخت در بعضي آلياژها منجر به محدوديت هايي در كاربرد آنها شده است. لذا استفاده از پوشش مناسب براي رفع اين معضل در طي دو دهه اخير موضوع پژوهش بسياري از محققين قرار گرفته است. در اين راستا استفاده از روش پلاسماي الكتروليتي دريچه اميدبخشي را گشوده است. در اين پروژه اعمال پوشش هاي كامپوزيتي آلومينا- زيركونيا بر آلياژ آلومينيوم 7075 با روش پلاسماي الكتروليتي با تاكيد بر درك تحول فازي و ريزساختاري و اثرات آن بر رفتار تريبولوژيك و خوردگي در دستور كار قرار گرفته است. به اين منظور در مرحله نخست، آماده سازي و تهيه الكتروليت پايدار حاوي زيركونيم جهت دستيابي به پوشش هاي يكنواخت مورد توجه قرار گرفته است. سپس در دو فاز مختلف استفاده از الكتروليت هاي پايدار برپايه نمك K2ZrF6و نانوذرات زيركونيا و با تغيير پارامترهاي دانسيته جريان، ولتاژ و زمان پوشش دهي، پوشش هاي آلومينا- زيركونيا با استفاده از ولتاژ DC اعمال شده اند. به علاوه پلاسماي الكتروليتي دومرحله اي به عنوان روشي نوين جهت دستيابي به پوشش هاي متراكم و بهبود خواص براي اولين بار مطرح و مورد بررسي قرار گرفته است. ساز وكار پوشش دهي و حضور عناصر مختلف در فرايند پلاسماي الكتروليتي با كمك اسپكتروسكوپي نوري مورد بررسي قرار گرفته است. كليه پوشش ها با بررسي فازي (XRD)، شيميايي (XPS)، ريزساختاري (FE-SEM)، الكتروشيميايي و تريبولوژي مورد تحليل قرار گرفتند. مشخص گرديد با افزايش ولتاژ، دانسيته جريان و زمان پوشش دهي، پوشش هاي نانوساختار آلومينا-زيركونيا به صورت فازهاي زيركونياي تتراگونال و آلفا آلومينا با توزيع يكنواخت عناصر تشكيل شدند. از نكات قابل توجه در اين پژوهش، سرعت رشد بالاي پوشش(حدود µm/min 7)و دستيابي به فاز زيركونياي تتراگونال در دماي اتاق و بدون استفاده از مواد پايداركننده اين فاز مي باشد. ضخامت و زبري پوشش هاي مذكور با توجه به شرايط پوشش دهي به ترتيب در محدوده 25-10 و 35/2- 68/0ميكرون متغير مي باشد. با كنترل تركيب الكتروليت وپارامترهاي پوشش دهي، پوشش هاي يكنواخت با سختي بالا (حدود 10 برابر زيرلايه هاي آلومينيومي) بدست آمدند. خواص الكتروشيميايي، مقاومت به خوردگي و همچنين خواص تريبولوژيك زيرلايه ها با اعمال پوشش هاي مذكور به طور قابل توجهي بهبود يافت. ضريب اصطكاك در پوشش آلومينا- زيركونياي اعمال شده با نانوزيركونيا به حدود 14/0 در مقابل 69/0 براي زيرلايه آلومينيومي كاهش يافت. همچنين سرعت سايش در نمونه پوشش داده شده در دانسيته جريانA/cm2 2/0و زمان 350 ثانيه به حداقل مقدار يعني 295 برابر كمتر نسبت به زيرلايه آلومينيومي كاهش يافت. در نمونه پوشش داده شده با الكتروليت K2ZrF6 و در ولتاژ 500 ولت، دانسيته جريان خوردگي به nA 18/12در مقابل Aµ73/9 برايزيرلايه آلومينيومي كاهش و مقاومت به پلاريزاسيون نيز به حداكثر مقدار خود يعني(kcm−2)1534 در برابر(kcm−2)79/5 براي زيرلايه آلومينيومي رسيد. بهبود خواص تريبولوژيك و خوردگي پوشش هاي آلومينا- زيركونيا با تشكيل فازهاي سخت با مقاومت شيميايي بالا و همچنين تشكيل فاز زيركونياي تتراگونال در حين فرايند پوشش دهي و فرايند چقرمه سازي تبديلي ناشي ار آن تحليل شد. به طوري كه در حين سايش نمونه ها، تنش هاي فشاري اعماليمنجر به تبديل فاز زيركونياي تتراگونال به منوكلينيك و درنتيجه فرايند چقرمگي تبديلي شد. از طرف ديگر در فرايندخوردگي، حضور فاز زيركونياي تتراگونال و تبديل اين فاز منجر به جلوگيري از گسترشترك هاي ايجاد شده در اثر آزاد سازي تنش هاي باقيمانده و بهبود خواص خوردگي مي شود. واژه‌هاي كليدي: آلومينا- زيركونيا؛ پوشش نانوساختار؛ اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي؛ خواص تريبولوژيك؛ پلاريزاسيون الكتروشيميايي
شماره ركورد :
100309
دانشگاه :
دانشگاه علم و صنعت ايران
استاد مشاور :
Prof. Efstathios Meletis - Prof. Aleksey Yerokhin - دكتر محمدعلي فقيهي ثاني
رشته تحصيلي :
سراميك
استاد راهنما :
دكترفرهاد گلستاني فرد - دكتر سعيد رستگاري
نسخه ديجيتال :
دارد
آدرس اينترنتي :
لينک به اين مدرک :

بازگشت