بررسی ریز ساختار و خواص سایشی پوشش های NiCrAlY تقویت شده با ذرات Al2O3اعمالی به روش پاشش حرارتی پلاسمایی

محورهای موضوعی : عملیات حرارتی

رئوف رحیم زاده ¹ , علی شفیعی ² , کامران امینی ³

1 - مرکز تحقیقات مواد پیشرفته ، دانشکده مهندسی مواد ،واحد نجف آباد ،دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
2 - مرکز تحقیقات مواد پیشرفته ، دانشکده مهندسی مواد ،واحد نجف آباد ،دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
3 - مرکز تحقیقات مواد پیشرفته ، دانشکده مهندسی مواد ،واحد نجف آباد ،دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

تاریخ دریافت : 1395/07/10 تاریخ پذیرش : 1397/03/28 تاریخ انتشار : 1397/03/01

کلید واژه: پوشش, سایش, Al2O3, پاشش حرارتی, NiCrAlY,

چکیده مقاله :

سوپر‌آلیاژ‌ها موادی هستند که به طور گسترده در تولید اجزا توربین‌های گازی و در برابر نیرو‌های مکانیکی و حرارتی بالا استفاده می‌شوند.یکی از پوشش هایی که در توسعه‌ی پوشش‌های سد حرارتی برای سوپر آلیاژها موثر واقع شده پوشش-هایMCrAlYاست. بهبود خواص مختلف این پوشش ها به خصوص در سال های اخیر مد نظر پژوهشگران قرار گرفته است .در این تحقیق به بررسی تأثیر استفاده از پودرNiCrAlY باو بدون تقویت‌کنندهAl2O3 با مقادیر 5، 10 و 20 درصد وزنی بر خصوصیات پوشش‌های حاصل از روش پاشش حرارتی پلاسمایی پرداخته شده است. به منظور تهیه پودر های کامپوزیتی از مخلوط کن استوانه ای بدون گوی و به مدت یک ساعت برای هر پودر استفاده شد. سپس پودرها بر روی زیرلایه اینکونل 718 به روش پاشش حرارتی پلاسمایی پوشش داده شدند. به منظور ارزیابی ریزساختار و آنلیز فازی پوشش‌های مورد نظر از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس استفاده شد. سختی پوشش‌ها،میزان تخلخل و ارزیابی مقاومت سایشی در دمای محیط با استفاده از روش پین روی دیسک تحت بار5 نیوتن انجام شد. یافته‌های پژوهش نشان داد که پوشش‌های کامپوزیتی NiCrAlY/ Al2O3بر خلاف پوششNiCrAlY دارای تخلخل بیشتری هستند، اما از نظر خواص سایشی و مکانیکی به دلیل وجود فاز تقویت‌کننده، بهبود چشمگیری در پوشش‌های کامپوزیتی مشاهده شد. ارزیابی رفتار سایشی پوشش‌ها نشان داد که پوشش حاوی Al2O3 10% ، با نرخ سایش 6-10×mm3/Nm)37.7) مقاومت به سایش بهتری نسبت به دیگر پوشش‌ها مخصوصاً پوشش حاصل از پودر بدون تقویت کننده با نرخ سایش 6-10×mm3/Nm) 114.6) داشته است.

چکیده انگلیسی:

This study examines the influence of NiCrAlY powder with and without Al2O3 Reinforcement doses of 5, 10 and 20% by weight, produced by plasma spraying method have been investigated. In order to prepare a composite powder, shaft ball mill blender for an hour for each powder were used. The NiCrAlY powder and powder composite NiCrAlY / Al2O3 with values of 5%, 10%, 20% Al2O3 were coated on Inconel 718 substrates by plasma thermal spraying. In order to evaluate the microstructure, morphological and thermal stability evolutions of the powders and coatings were investigated using X-ray diffraction, scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy and optical microscopy. Vickers micro and macro hardness test was used to evaluate the hardness..The pin-on -disk test with 5 N was used to cold resistance assessment of coatings. Findings showed that the composite coatings NiCrAlY/Al2O3 because of the size and morphology of different ingredients, has a higher porosity, but in terms of mechanical properties due to reinforced phase, improvements in composite coatings were observed. Evaluate the wear behavior of Al2O3 10% coatings showed that 37.7× 10-6(mm3/Nm)abrasion resistance better than other coatings, especially coatings from powders without reinforcement 114.6× 10-6 (mm3/Nm) abrasion resistance had.

منابع و مأخذ:

 

[1]    B. Wang, J. Gong, A. Y. Wang, C. Sun, R. F. Huang & L. S. Wen, “Oxidation behaviour of NiCrAlY coatings on Ni-based superalloyˮ, Surface and Coatings Technology, pp. 70–75, 2002.

 

[2]    L. Huang, X. F. Sun, H. R. Guan & Z. Q. Hu, “Improvement of the oxidation resistance of NiCrAlY coatings by theaddition of rheniumˮ, Surface & Coatings Technology, pp. 421–1425, 2006.

 

[3]    F. Tang, L. Ajdelsztajn & J. M. Schoenung, “Characterization of oxide scales formed on HVOF NiCrAlYcoatings with various oxygen contents introduced duringthermal sprayingˮ, ScriptaMaterialia, pp. 25–29, 2004.

 

[4]    R. Vilara, E. C. Santos, P. N. Ferreira, N. Franco & R. C. da Silva, “Structure of NiCrAlY coatings deposited on single-crystal alloyturbine blade material by laser claddingˮ, ActaMaterialia, pp. 5292–5302, 2009.

 

[5]    G. Sreedhar, M. D. MasroorAlam & V. S. Raja, “Hot corrosion behaviour of plasma sprayed YSZ/Al2O3 dispersed NiCrAlY coatings onInconel-718 superalloyˮ, Surface & Coatings Technology, pp. 291–299, 2009.

 

[6]    K. Partes, C. Giolli, F. Borgioli, U. Bardi, T. Seefeld & F. Vollertsen, “High temperature behaviour of NiCrAlY coatings made by laser claddingˮ, Surface & Coatings Technology, Vol. 202, pp. 2208–2213, 2008.

 

[7]    B. Saeedi & A. Sabour Rouhaghdam, “The Study of High Temperature Oxidation Behavior of Different Microstructures of HVOF Thermally Sprayed Coatings”, Journal of Advanced Materials and Processing, Vol. 2, No. 2, pp. 3-12, 2014.

 

[8]      ک. طاهرخانی، خ. محمدی و ح. تارقلی زاده، "بررسی خواص سطحی و سایشی پوشش نیتریدی ایجاد شده بر روی فولاد ابزار گرم کار H11 در روش نیتروژن دهی پلاسمایی پالسی"، فصل نامه علمی پژوهشی فرآیند های نوین در مهندسی مواد، دوره 10، شماره 3، صفحه 23-36، پاییز 1395.

 

[9]      س.خلیفه سلطانی، ر. ابراهیمی کهریزسنگی و ف. نعیمی، "بررسی رفتار سینتیکی اکسیداسیون ایزوترم دمای بالای پوشش های MCrAlY اعمال شده به روش HVOF" ، فصل نامه علمی پژوهشی فرآیند های نوین در مهندسی مواد، دوره 10، شماره 3، صفحه 67-80، پاییز 1395.

 

[10] P. Richer, A. Zuniga, M. Yandouzi & B. Jodoin, “CoNiCrAlY microstructural changes induced during Cold Gas Dynamic Spraying”, Surface & Coatings Technology, Vol. 203, pp. 364–371, 2008.

 

[11] J. Gang, J. P. Morniroli & T. Grosdidier, “Nanostructures in thermal spray coatings”, ScriptaMaterialia, Vol. 48, pp. 1599–1604, 2003.

 

[12] S. Kamal, R. Jayaganthan & S. Prakash, “Mechanical and microstructural characteristics of detonation gun sprayed NiCrAlY + 0.4 wt% CeO2 coatings on superalloys”, Materials Chemistry and Physics, Vol. 122, pp. 262–268, 2010.

 

[13] J. He, M. Ice & E. Lavernia, E., “Particle Melting Behavior during High-Velocity Oxygen Fuel Thermal Spraying”, Journal of Thermal Spray Technology, Vol. 10, pp. 83-93, 2001.

 

[14] V. Bonache, M. D. Salvador, J. C. Garcia, E. Sanchez & E. Bannier, E., “Influence of Plasma Intensity on Wear and Erosion Resistance of Conventional and Nanometric WC-Co Coatings Deposited by APS”, Journal of Thermal Spray Technology, ASM International, 2010.

 

[15] M. Srinivasan, C. Loganathan, M. Kamaraj, Q. B. Nguyen, M. Gupta & R. Narayasamy, “Sliding wear behaviour of AZ31B magnesium alloy and nano-composite”, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, Vol. 22, pp. 60-65, 2012.

 

[16] W. Hong yu, Z. Dun wen, W. Ming di, S. Gui fang, M. Hong & S. Yu li, “High temperature frictional wear behaviors of nano-particle reinforced NiCoCrAlY cladded coatings”, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, Vol. 21, pp. 1322-1328, 2011.

 

[17] L. Zhao, M. Parco & E. Lugscheider, “Wear behaviour of Al2O3 dispersion strengthened MCrAlY coatingˮ, Surface and Coatings Technology, Vol. 184, pp. 298-306, 2004.