شماره راهنما :
1145 دكتري
پديد آورنده :
مشرف جوادي، مهرشاد
عنوان :
بررسي رفتار نفوذ هيدروژن در پوشش پاشش حرارتي HVOF فولاد زنگنزن316L
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
نوزده، ۱۵۰ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حسين ادريس، علي شفيعي
استاد مشاور :
حميدرضا سليمي جزي
توصيفگر ها :
HVOF , فولاد زنگ نزن , هيدروژن , پالاديوم
استاد داور :
فخرالدين اشرفي‌زاده، محمد حسين عنايتي
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/12/06
كد ايرانداك :
ID1145 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده با توجه به اهميت روز افزون هيدروژن در مجامع علمي و صنعتي و از طرفي مشخص نبودن چگونگي رفتار نفوذي هيدروژن در پوشش پاشش حرارتي فوالد زنگنزن در اين تحقيق به بررسي و آزمايش نفوذ هيدروژن در پوشش پاشش حرارتي فوالد زنگنزن 316L پرداخته شد هدف اين پروژه تعيين مشخصات رفتار نفوذي هيدروژن از جمله ضريب نفوذ و عوامل موثر بر نفوذ هيدروژن در پوشش پاشش حرارتي فوالد زنگنزن بودهاست به همين منظور از روش پاشش حرارتي HVOF براي ايجاد اين پوششها استفاده شد و نمونههايي از پوشش پاشش حرارتي فوالد زنگنزن با زيراليه و نمونههايي از پوشش به تنهايي با ضخامتهاي مختلف تهيه گرديد آزمون نفوذ هيدروژن به صورت الكتروشيميايي روي انواع نمونهها صورت گرفت و اثر مقدار مختلف جريان شارژ هيدروژن بر مشخصات نفوذي هيدروژن از درون نمونهها بررسي گرديد عالوه بر اين اثر انجام عمليات آنيل در دماهاي مختلف و اثر زبري سطح اين پوششها بر عبور هيدروژن نيز مورد بررسي قرار گرفت همچنين به منظور تعيين رفتار نفوذي هيدروژن و تحليل پارامترهاي موثر در نفوذ تغييرات فازي در پوشش توسط روش XRD و مشخصات و ساختار سطح نمونهها توسط روشهاي ميكروسكوپي بررسي شدند به منظور تعيين مشخصات نفوذي هيدروژن در اين پوششها نيز از مدلسازي و برازش كامپيوتري دادههاي عملي با روابط تئوري استفاده گرديد نتايج آزمايشها نشان داد كه گرچه پوشش پاشش حرارتي فوالد زنگنزن 316L عبور و نفوذ هيدروژن را كاهش ميدهد اما وجود فازهاي فريتي در بين فازهاي آستنيتي مسيرهاي نفوذ سريع براي هيدروژن فراهم مينمايد و به شدت بر افزايش ضريب نفوذ هيدروژن موثر است همچنين مشخص شد كه به علت ساختار خاص اين پوششها در حين نفوذ هيدروژن در سطح آنها امكان ايجاد ترك در سطح پوششها در محل مرز بين اسپلتها وجود دارد و اين تركها نيز به عنوان تلههاي قوي براي هيدروژن عمل ميكنند بنابراين در آزمون عبور هيدروژن از درون نمونههاي پوشش بدون زيراليه مشخص گرديد كه جريان هيدروژن عبوري در سطوح داخلي تركهاي سطحي به تله ميافتند و اين باعث شود كه نمودار عبور هيدروژن به صورت غير عادي داراي يك ماكزيمم گردد در نتيجه به منظور مدلسازي اين نوع خاص از نمودارهاي عبور هيدروژن پارامترهاي جديد در مدلسازي تعريف گرديد تا نقش تلههاي سطحي هيدروژن كه با تاخير فعال ميشوند در نظر گرفته شود انجام عمليات آنيل با افزايش مقدار فاز فريت در پوشش پاشش حرارتي باعث تغيير در مشخصات نفوذي هيدروژن گرديد و استفاده از جريان زياد براي شارژ هيدروژن نيز ايجاد تركهاي سطحي را شدت بخشيد همچنين مشخص گرديد كه كاهش زبري سطح پوشش پاشش حرارتي ميتواند روي مشخصات نفوذي هيدروژن موثر باشد در نهايت ضريب نفوذ هيدروژن در پوششهاي پاشش حرارتي فوالد زنگنزن 316L به دقت و با استفاده از روشهاي مختلف تعيين گرديد ميتوان گفت در صورتي كه بتوان از تشكيل فازهاي فريتي در پوششهاي پاشش حرارتي فوالدهاي زنگنزن جلوگيري نمود و ساختار مناسب را براي اين پوششها ايجاد كرد اين امكان وجود دارد كه از پوششهاي پاشش حرارتي به عنوان پوششهاي مانع در برابر نفوذ و عبور هيدروژن استفاده نمود
چكيده انگليسي :
AbstractConsidering the growing importance of hydrogen in scientific and industrial societies andthat the behavior of hydrogen inside of thermally sprayed coatings of stainless steels is yetunclear this research studies and examines the diffusion of hydrogen through thermallysprayed coatings of 316L stainless steel The aim of the project is to determine the diffusionalbehavior characteristics of hydrogen including diffusion coefficient and the effectiveparameters on hydrogen diffusion inside the thermally sprayed coatings of stainless steel Therefore HVOF thermal spray process was used to produce coatings and the coatingsamples of different thicknesses were prepared with and without substrate Then hydrogenpermeation test was electrochemically performed on the coating samples and the effects ofvarious current densities for hydrogen charging on the characteristics of hydrogen diffusionwere investigated Moreover the effect of annealing treatment at different temperatures inaddition to the effect of the surface roughness of the coatings on hydrogen diffusionspecifications were evaluated Furthermore to the aim of finding out hydrogen diffusionbehavior and analyzing the effective parameters on its diffusion variations of the phases inthe coatings were inspected by XRD method and the characteristics and structures of thesurface of the samples were studied by microscopic procedures Besides a modeling methodand the fitting of the practical data with theoretical formulas were utilized in order todetermine the characteristics of hydrogen diffusion The results revealed that the thermallysprayed coating of 316L stainless steel reduces the permeation and diffusion of hydrogen however the presence of ferritic phases between the austenitic phases in the coatings canprepare fast diffusion paths across the coatings and dramatically affects the increment ofhydrogen diffusion coefficient In addition regarding the special microstructure of thethermally sprayed coating inter splat cracking is possible on the coating surface duringhydrogen permeation and these cracks can play the role of strong hydrogen traps As a result hydrogen permeation test of the standalone coatings revealed that the permeating hydrogenstream is trapped by the internal surfaces of the surface cracks which leads to an anomalousmaximum in the hydrogen permeation curve Therefore new parameters are defined in themodeling of the particular permeation curves to consider the delayed hydrogen traps at thesurface of the specimens Meanwhile it is discovered that the annealing treatment causes anincrease in the ferritic phase contents of the coatings and changed the characteristics ofhydrogen diffusion Besides the increased hydrogen charging current enhanced surfacecracking Also the decrease in the surface roughness of the thermally sprayed specimenscould influence the hydrogen diffusion specifications At last hydrogen diffusion coefficientin the thermally sprayed coatings of 316L stainless steel was precisely calculated by variousmethods It can be said that if the development of the ferritic phases can be prohibited in thethermally sprayed coatings of stainless steels and a suitable microstructure is established thethermally sprayed coatings will be suitable to be utilized as a barrier coating againsthydrogen diffusion and permeation
استاد راهنما :
حسين ادريس، علي شفيعي
استاد مشاور :
حميدرضا سليمي جزي
استاد داور :
فخرالدين اشرفي‌زاده، محمد حسين عنايتي
