بررسی ریزساختاری تک‌اسپلت آلومینایی ایجاد شده با فرآیند پاشش شعله‌ای سرعت بالای محلول پیش‌ماده

الموضوعات :

سعید تقی رمضانی ¹ , ضیاء والفی ²

1 - دانشجوی دکتری مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت.
2 - دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت.

تاريخ الإرسال : 12 الإثنين , ربيع الأول, 1443 تاريخ التأكيد : 27 الإثنين , رجب, 1443 تاريخ الإصدار : 27 الأحد , ربيع الأول, 1444

الکلمات المفتاحية: آلومینا, پاشش شعله‌ای سرعت بالا, پاشش تک‌اسکن, نیترات آلومینیوم, محلول پیش‌ماده,

ملخص المقالة :

فرآیندهای پاشش حرارتی محلول پیش ماده (SPTS) روشی مناسب جهت تولید پوشش های با ساختار نانو هستند. به‌واسطه‌ی عدم رخداد کامل واکنش هایی نظیر تبخیر حلال و پیرولیز پیش‌ماده، دستیابی به پوشش های با خواص کنترل‌شده در یک نرخ رسوب دهی رضایت‌بخش کماکان به‌عنوان یک چالش مهم در این فرآیندها مطرح است که نیاز به کنترل دقیق پارامترهای پاشش دارد. در این تحقیق، به‌منظور بررسی تأثیر پارامترهای پاشش شعله ای سرعت بالای محلول پیش ماده از جمله مقدار سوخت و اکسیژن، فاصله پاشش و نرخ تزریق محلول از آزمون پاشش تک اسکن بر روی زیرلایه های شیشه ای استفاده شد. مورفولوژی اسپلت های تشکیل‌شده و مشخصه های ساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) بررسی شد. مقایسه ی ساختاری در آزمون پاشش تک اسکن که در دو نسبت سوخت به اکسیژن انجام شد، نشان داد که در پارامتر شعله با فشار اکسیژن bar 6 و سوخت bar 3 در نرخ تزریق محلول پیش‌مادهcm3/min 20 و فاصله پاششcm 5 به عنوان پارامتر بهینه انتخاب شد. در این پارامتر به دلیل پایین بودن نرخ تزریق محلول و انتقال گرمای بیشتر به ازای هر قطره محلول پیش ماده و تکمیل فرآیندهایی که در نتیجه آن ذوب و کریستالی شدن اتفاق می افتد، تعداد اسپلت ها افزایش یافت. همچنین ارزیابی پاشش تک اسکن در شعله با فشار اکسیژن bar 8 و سوخت bar 4 و فاصله پاششcm 5 نشان داد که نرخ تزریق محلول پیش‌مادهcm3/min 40 به دلیل افزایش تعداد اسپلت های ریز و به‌واسطه‌ی بهبود راندمان پوشش دهی مناسب تر خواهد بود.

المصادر:

[1] H. Grewal, H. Singh & A. Agrawal, "Microstructural and mechanical characterization of thermal sprayed nickel–alumina composite coatings," Surface and coatings Technology, vol. 216, pp. 78-92, 2013.

 

[2] A. Afrasiabi, M. Saremi & A. Kobayashi, "A comparative study on hot corrosion resistance of three types of thermal barrier coatings: YSZ, YSZ+ Al 2 O 3 and YSZ/Al 2 O 3," Materials Science and Engineering: A, vol. 478, no. 1, pp. 264-269, 2008.

 

[3] P. Fauchais, "Thermal Spray Fundamentals/ Fauchais, P., Heberlein, J., Boulos, M," NY: Springer, p. 1600, 2014.

 

[4] E. Bouyer, D. Branston, G. Lins, M. Müller, J. Verlegen & M. von Bradke, "Progress in Plasma Processing of Materials ed P Fauchais," ed: New York, USA: Begell House, 1997.

 

[5] س. تقی­رمضانی، ض. والفی، ن. احسانی، "بررسی خواص اکسیداسیون و شوک حرارتی پوشش سپر حرارتی کامپوزیتی YSZ/Al₂O₃ با آلومینای ایجاد شده با فرآیند پاشش حرارتی محلول پیش‌ماده،" فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 14، شماره 4، صفحه 90-77، 2020.

 

[6] J. Rauch, G. Bolelli, A. Killinger, R. Gadow, V. Cannillo & L. Lusvarghi, "Advances in high velocity suspension flame spraying (HVSFS)," Surface and Coatings Technology, vol. 203, no. 15, pp. 2131-2138, 2009.

 

[7] س. س. خلیفه سلطانی، ر. ابراهیمی کهریزسنگی، ف. نعیمی، "بررسی رفتار سینتیکی اکسیداسیون ایزوترم دمای بالای پوشش‌های MCrAlY اعمال‌شده به روش HVOF،" فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 10، صفحه 80-67، 2016.

 

 [8] D. Chen, E. H. Jordan & M. Gell, "Solution precursor high-velocity oxy-fuel spray ceramic coatings" , Journal of the European Ceramic Society, vol. 29, no. 16, pp. 3349-3353, 2009.

 

[9] M. Pasandideh-Fard, V. Pershin, S. Chandra & J. Mostaghimi, "Splat shapes in a thermal spray coating process: simulations and experiments," Journal of thermal spray technology, vol. 11, no. 2, pp. 206-217, 2002.

 

[10] S. Brossard, "Microstructural Analysis of Thermal Spray Coatings by Electron Microscopy," University of New South Wales, 2010.

 

[11] A. T. T. Tran, M. Hyland, T. Qiu, B. Withy & B. James, "Effects of surface chemistry on splat formation during plasma spraying," Journal of thermal spray technology, vol. 17, no. 5-6, pp. 637-645, 2008.

 

[12] H. Kassner, R. Siegert, D. Hathiramani, R. Vassen & D. Stoever, "Application of suspension plasma spraying (SPS) for manufacture of ceramic coatings," Journal of thermal spray technology, vol. 17, no. 1, pp. 115-123, 2008.

 

[13] H. Kaβner, R. Vaβen & D. Stöver, "Study on instant droplet and particle stages during suspension plasma spraying (SPS)," Surface and coatings technology, vol. 202, no. 18, pp. 4355-4361, 2008.

 

[14] M. Gell et al., "Thermal barrier coatings made by the solution precursor plasma spray process," Journal of Thermal Spray Technology, vol. 17, no. 1, pp. 124-135, 2008.

 

[15] S. A. Deshpande, Thermal spray coatings: Insights into microstructural evolution and high temperature behavior across length scales. State University of New York at Stony Brook, 2004.

 

[16] L. Xie et al., "Formation of vertical cracks in solution-precursor plasma-sprayed thermal barrier coatings," Surface and Coatings Technology, vol. 201, no. 3-4, pp. 1058-1064, 2006.

 

[17] M. Gell, L. Xie, X. Ma, E. H. Jordan & N. P. Padture, "Highly durable thermal barrier coatings made by the solution precursor plasma spray process," Surface and Coatings Technology, vol. 177, pp. 97-102, 2004.

 [18] M. Li & P. D. Christofides, "Modeling and control of high-velocity oxygen-fuel (HVOF) thermal spray: a tutorial review," Journal of thermal spray technology, vol. 18, no. 5-6, p. 753, 2009.