مطالعه مقایسه ای ریزساختار، ترکیب فازی و مقاومت به اکسیداسیون پوشش CoNiCrAlY ایجاد شده توسط فرایندهای HVOF و LPPS
محورهای موضوعی : خوردگی و حفاظت مواد
پژمان زمانی مقدم
1
(مهندسی سطح و پوشش، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران)
ضیاء والفی
2
(مهندسی سطح و پوشش، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران)
کلید واژه: پوشش CoNiCrAlY, HVOF, LPPS, پاشش حرارتی, اکسیداسیون دمای بالا.,
چکیده مقاله :
در این تحقیق، پودر CoNiCrAlY توسط فرایندهای پاشش حرارتی سوخت اکسیژن سرعت‌بالا (HVOF) و پاشش پلاسمایی فشار پایین (LPPS) روی زیرلایه‌هایی از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل IN738 پوشش‌دهی شدند. آزمایش اکسیداسیون دمای بالا در دمای 1050 و زمان 200 ساعت در کوره مافلی روی پوشش‌ها انجام شد. ریزساختار و ترکیب فازی پوشش‌ها قبل و بعد از آزمایش اکسیداسیون توسط SEM و XRD بررسی شدند. نتایج نشان دادند که میزان تخلخل (درصد حجمی) و زبری سطح (میکرومتر) برای پوشش HVOF به ترتیب 0.6 و 4.4 و برای پوشش LPPS به ترتیب 2 و 6.62 اندازه‌گیری شد. پوشش HVOF شامل دو فاز -CoNiCrγ و β-(Co,Ni)Al درحالی‌که پوشش LPPS متشکل از تک فاز -CoNiCrγ بود. ناپدید شدن فاز β در پوشش LPPS پس از پاشش ناشی از انحلال در جت پلاسما و عدم بازیابی آن در شرایط کوئنچ سریع و انجماد غیر تعادلی بود. این فاز پس از عملیات حرارتی بازیابی شد. ریزساختار پوشش LPPS به دلیل لایه‌نشانی در فشار پایین اکسیژن در محفظه خلأ دارای اکسید بسیار کمتری نسبت به پوشش HVOF بود. پس از 200 ساعت آزمایش اکسیداسیون، میزان فاز β (به‌عنوان معیار مقاومت به اکسیداسیون) به‌طور کامل در پوشش LPPS مصرف شد درحالی‌که پوشش HVOF شامل رسوبات باقیمانده β بود. میانگین ضخامت لایه TGO برای پوشش HVOF و LPPS به ترتیب 0.3± 5.2 و 0.4± 7.1 میکرومتر محاسبه شد. حضور اکسیدهای پراکنده در ریزساختار، زبری پایین‌تر و ساختار متراکم‌تر پوشش HVOF به‌عنوان دلایل مقاومت به اکسیداسیون بالاتر آن نسبت به پوشش LPPS پیشنهاد شدند.
In this research, CoNiCrAlY powder was deposited by high-velocity oxy-fuel (HVOF) and low-pressure plasma spraying (LPPS) processes on IN738 nickel-based superalloy substrates. The high-temperature oxidation test was performed on the coatings at a temperature of 1050 ̊C and a time of 200 hours in a muffle furnace. The microstructure and phase composition of the coatings were investigated by SEM and XRD before and after the oxidation test. The porosity (volume percentage) and surface roughness (micrometer) were measured for HVOF coating as 0.6 and 4.4, and for LPPS coating as 2 and 6.62, respectively. The HVOF coating consisted of γ-CoNiCr and β-(Co,Ni)Al, while the LPPS coating included a single phase γ-CoNiCr. The disappearance of the β phase in the LPPS coating after spraying was due to dissolution in the plasma jet and its non-recovery in the conditions of rapid quenching and non-equilibrium solidification. This phase was recovered after heat treatment. The microstructure of the LPPS coating had much less oxide than the HVOF coating due to depositing at low oxygen pressure in the vacuum chamber. After 200 hours of oxidation test, the amount of β phase (as an oxidation resistance criterion) was completely consumed in the LPPS coating, while the HVOF coating contained the retained β deposits. The average thickness of TGO layer for HVOF and LPPS coatings was 5.2 and 7.1 μm, respectively. The dispersed oxides in the microstructure, lower roughness and denser structure of HVOF coating were reasons for the higher oxidation resistance of HVOF coating than LPPS.