ساخت و مشخصه‌يابي پوشش‌هاي نانوساختار زنگنزن 316L به روش HVOF

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش دو پوشش مختلف از جنس 316L نانوساختار بر روي فولاد AISI4140 به روش پاشش حرارتي HVOF اعمال شد. به‌منظور مقايسه‌ي تأثير ساختار نانوكريستالي بر روي خواص مختلف به‌دست‌آمده از پوشش‌هاي نانوساختار، يك پوشش ميكروساختار با تركيب شيميايي مشابه نيز اعمال و خواص آن موردمطالعه واقع شد. به جهت بررسي و تعيين فازهاي ايجاد شده در پوشش‌ها از تحليل پراش پرتو ايكس (XRD) و به‌منظور بررسي ريزساختار، ضخامت و ميزان تخلخل آن‌ها از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) استفاده شد. آزمون چسبندگي پوشش به‌منظور بررسي كيفيت اتصال پوشش به زيرلايه بر روي نمونه‌ها اعمال شد و با انجام آزمون سختي‌سنجي ويكرز، سختي تمامي پوشش‌ها محاسبه گرديد. همچنين به‌منظور بررسي ميزان مقاومت به سايش پوشش‌ها آزمون سايش بر روي نمونه‌هاي پوشش‌دار اعمال شد. مقاومت به خوردگي و رفتار الكتروشيميايي پوشش‌ها در محيط هيدروكلريك‌اسيد و در دماي اتاق توسط آزمون‌هاي الكتروشيميايي خوردگي مورد ارزيابي واقع شد. با بررسي الگوهاي پراش پرتو ايكس مشخص شد در پوشش‌هاي به‌دست‌آمده هيچ‌گونه ناخالصي وجود نداشته و پوشش‌ها صرفاً به دليل افزايش دماي اعمالي در حين فرايند پوشش‌دهي دچار اكسيداسيون و تغيير فاز جزئي شدند. همچنين مشاهده شد كه تمامي پوشش‌ها عاري از هرگونه ترك بوده و از ميزان تخلخل بسيار پاييني برخوردار بودند. علاوه بر اين مشاهده شد كه پوشش‌هاي نانوساختار با ميزان تخلخل كمتر از نيم درصد، داراي بهترين دانسيته و كيفيت بودند. به همين دليل ميزان استحكام چسبندگي پوششهاي نانوكريستالي نيز از پوشش ميكروساختار بيشتر بود. علاوه‌براين مشاهده شد كه به دليل كاهش اندازه‌ي كريستاليت‌ها در پوشش‌هاي نانوساختار، افزايش 120 درصدي در سختي اين پوشش‌ها نسبت به پوشش پلي‌كريستالي به دست آمد. همچنين پوشش نانوساختار با اندازه ذرات ريز، با پيروي از رابطه‌ي هال – پچ سختي بيشتري نسبت به پوشش نانوساختار با اندازه‌ي درشت از خود نشان داد. پس از انجام آزمون سايش و با بررسي نتايج حاصل از ارزيابي طيف‌سنجي انرژي پرتو ايكس (EDS) كه بر روي سطوح ساييده شده صورت پذيرفت، مشاهده شد كه به دليل مقاومت به سايش بالاي پوشش‌هاي نانوساختار، براده‌برداري و تخريب بر روي جفت سايشي آلومينايي نيز توسط پوشش نانوساختار پديدآمده است. علاوه بر اين، مشاهده شده كه به دليل ذوب سطحي بهتر و نيز امتزاج همگن‌تر پوشش‌هاي نانوساختار، استحكام هم‍چسبي در بين ذرات موجود در اين پوشش‌ها نيز افزايش يافت. اين رفتار پوشش‌هاي نانوساختار در كنار افزايش سختي آن‌ها باعث بهبود حدوداً 11 برابري مقاومت به سايش اين پوشش‌ها گرديد. به عبارت ديگر مشاهده شد كه كاهش وزن اين پوشش‌ها پس از آزمون سايش نسبت به پوشش 316L ميكروساختار به ميزان چشمگيري كاهش يافت. علاوه بر اين، نتايج حاصل از طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) نشان داد كه پوشش‌ها قادر به جلوگيري از دسترسي محلول خورنده به زيرلايه نبوده‌اند، اما مقاومت به خوردگي نمونه‌هاي پوشش‌داده‌شده نسبت به نمونه‌هاي بدون پوشش افزايش يافته و شدت‌جريان خوردگي آن‌ها كاهش يافت. همچنين مشاهده شد كه پوشش‌هاي نانوساختار به دليل تراكم بالاتر و تخلخل كمتر، خواص خوردگي مطلوب‌تري نسبت به پوشش‌هاي ميكرو‌كريستالي از خود نشان دادند.

223057

خوردگي و حفاظت از مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان