پديد آورنده :
عسگري رناني، علي
عنوان :
توسعه نانوپوشش كامپوزيتي MCrAlY-YSZ به روش توليد پودر هيبريدي و پوشش دهي توسط فرآيند HVOF بر روي زيرلايه سوپر آلياژ نيكل
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهاده، 109ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
نانوذرات YSZ , HVOF , اكسيداسيون داغ , سايش داغ
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/12/18
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/12/20
چكيده فارسي :
در پژوهش حاضر، تأثير افزودن نانوذرات زيركونياي پايدار شده با ايتريا ((YSZ به ميزان 5 درصد وزني به پودر NiCoCrAlTaReY بر ريزساختار، خواص سطحي، مقاومت به اكسيداسيون داغ، سايش داغ و سختي پوشش¬هاي پاششي ايجاد شده به روش سوخت اكسيژن با سرعت بالا (HVOF) مورد بررسي قرار گرفت. به منظور تهيه پودر نانو كامپوزيتي NiCoCrAlTaReY-5%YSZ، از روش هيبريدي شامل يك مرحله شيميائي استفاده از چسب PVA همراه با آسياب چرخشي به مقدار كنترل شده بكار برده شد و سپس با اعمال روش HVOF و با استفاده از متغير¬هاي بهينه صنعتي، بر روي زيرلايه¬هاي سوپرآلياژ پايه نيكل CMSX-4 و فولاد AISI 304 پوشش¬دهي شد. به منظور ارزيابي ريزساختار و مورفولوژي پوشش¬هاي ايجاد شده، از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به سيستم آناليز طيف سنج انرژي استفاده گرديد. جهت آناليز فازي پوشش¬هاي فوق، از آزمايش پراش پرتو ايكس استفاده شد و همچنين سختي پوشش¬هاي حاصل نيز از روش ريزسختي سنجي ويكرز تعيين شد. ارزيابي مقاومت به اكسيداسيون داغ پوشش¬هاي حاصل، توسط آزمون اكسيداسيون داغ هم دما به مدت 100 ساعت در دماي 1000 درجه سانتي¬گراد و ارزيابي مقاومت به سايش داغ نيز در دماي 600 درجه سانتي¬گراد با استفاده از روش پين روي ديسك تحت بار 20 نيوتن، سرعت 120 دور بر دقيقه با طي مسافت 1000 متر انجام گرفت. يافته¬هاي پژوهش نشان داد كه با افزودن نانوذرات YSZ به ميزان 5 درصد وزني يك ساختار فشرده و با اندازه دانه كم تشكيل شده كه داراي خواص اكسيداسيوني، سايشي و رفتار مكانيكي مطلوب¬تري نسبت به پودر فاقد نانوذرات YSZ مي¬باشد. نتايج حاصل از آزمون اكسيداسيون داغ نشان داد كه نمونه¬ داراي پوشش NiCoCrAlTaReY-5%YSZ نسبت به نمونه¬ بدون پوشش در حدود 5/26 درصد و نمونه داراي پوشش NiCoCrAlTaReY در حدود 5/16 درصد، مقاومت به اكسيداسيون داغ بالاتري داشت. همچنين ارزيابي رفتار سايش داغ پوشش¬هاي فوق، نشان داد كه نمونه فولادي داراي پوشش NiCoCrAlTaReY-5%YSZ مقاومت به سايش داغ بيشتري نسبت به زيرلايه فولادي AISI 304 (به ميزان 4/74 درصد) و نمونه داراي پوشش NiCoCrAlTaReY (به ميزان 1/19 درصد)، دارا مي¬باشد. با اين حال زبري سطحي پوشش حاوي نانوذرات YSZ نسبت به پوشش NiCoCrAlTaReY از ميزان بيشتري برخوردار بود. در مجموع به نظر مي¬رسد افزودن نانوذرات YSZ به پوشش NiCoCrAlTaReY باعث بهبود كارائي اين پوشش در دماي بالا خواهد شد.
چكيده انگليسي :
In the present study, the effect of adding yttria-stabilized zirconia nanoparticles (YSZ) at the rate of 5% by weight to NiCoCrAlTaReY powder on the microstructure, surface properties, resistance to hot oxidation, hot wear and hardness of the spray coatings created by the oxygen fuel method at high speed above (HVOF) was investigated. In order to prepare NiCoCrAlTaReY-5%YSZ nanocomposite powder, a hybrid method was used including a chemical step of using PVA glue along with rotary milling in a controlled amount, and then by applying the HVOF method and Using optimal industrial variables, it was coated on the substrates of CMSX-4 nickel-based superalloy and AISI 304 steel. In order to evaluate the microstructure and morphology of the created coatings, an optical microscope and a scanning electron microscope equipped with The energy spectrometer analysis system was used. X-ray diffraction test was used for the phase analysis of the above coatings, and also the hardness of the resulting coatings was determined by the Vickers microhardness test method. The evaluation of the resistance to hot oxidation of the resulting coatings was done by Isothermal hot oxidation test for 100 hours at a temperature of 1000 degrees Celsius and evaluation of hot wear resistance at a temperature of 600 degrees Celsius using the pin on disc method under a load of 20 newtons, speed of 120 rpm with distance 1000 meters were done. The findings of the research showed that by adding YSZ nanoparticles to the amount of 5% by weight, a compact structure with small grain size is formed, which has better oxidation, abrasion and mechanical behavior than the powder without YSZ nanoparticles. The results of the hot oxidation test showed that the sample with NiCoCrAlTaReY-5%YSZ coating had a higher resistance to hot oxidation than the uncoated sample by 26.5% and the sample with NiCoCrAlTaReY coating by 16.5%. Also, the evaluation of the hot wear behavior of the above coatings showed that the steel sample with NiCoCrAlTaReY-5%YSZ coating is more resistant to hot wear than the AISI 304 steel substrate (by 74.4%) and the sample with NiCoCrAlTaReY coating (by 19.1 percent), has However, the surface roughness of the coating containing YSZ nanoparticles was higher than that of NiCoCrAlTaReY coating. In general, it seems that adding YSZ nanoparticles to NiCoCrAlTaReY coating will improve the performance of this coating at high temperature.
استاد راهنما :
مهران نحوي , احمد كرمانپور
استاد داور :
مهدي رفيعائي , محمد خدائي