Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Seyed mehran Nahvi
کيوان رئيسي (استاد راهنما) سيدمهران نحوي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Shabani
امير شعباني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
Thermal spray coatings can be a response to corrosion and wear problems of steel parts, with the benefit of applying various coating materials. So far, many efforts have been made to improve the properties of nickel-aluminum thermal spray coatings, including the use of different thermal spraying methods and grain size control, but no heat treatment was performed on these coatings and no evaluation of its effect on the coating properties was made. Performing heat treatment after spraying process to create metallurgical bonding between coating/substrate and to create a desirable stable intermetallic structure in the coating in order to against high-temperature oxidation, is an effective way. The reason for using nickel-aluminum coating is good wear resistance, excellent corrosion resistance and high-temperature oxidation along with low production costs. In this study, the effect of time and temperature of heat treatment on Ni-20 wt.%Al flame spraying coatings has been studied to improve oxidation Resistance. Coatings were applied on the ST37 steel substrate by a flame spray method. After spraying processes, the specimens were capsulated in a quartz glass and were heat-treated in vacuum at 850°C and 950°C for 1 hour and also at 1050°C for 1, 3 and 6 hours. To characterize the microstructure of the coatings, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Distribution Spectrometer (EDS) were used. Also, phase analysis was performed by X-ray diffraction (XRD). The results showed that the heat treated sample at 1050°C for one hour had the lowest porosity and the highest NiAl phase compared to the rest of the coatings. Therefore, this sample as an optimal heat treated sample was exposed to the ambient air at 400, 600, 800°C, for the oxidation test, along with spray and bare steel samples. The results showed that the oxidation rate constant (kp) for the heat treatment, the as sprayed and the bare steel samples are 24.66, 65.05 and 269.42 mg 2 /cm 4 h respectively, in a result the Kp value for the heat treated sample was lower compared to the as sprayed coating and the bare steel; therefore It has a higher thermal resistance. This affair are attributed to the higher presence of NiAl intermetallic compound, less porosity and Formation of Al2O3 denser single-layer oxide on the surface. Keywords: Low carbon steel Heat treatment, Thermal spraying, Oxidation resistance, Nickel-aluminum coating
چکيده پوشش‌هاي پاشش حرارتي با مزيت امکان‌پذيري اعمال مواد پوششي متنوع مي‌تواند پاسخي به اين مشکلات خوردگي و سايش قطعات فولادي باشند. تابه‌حال تلاش‌هاي بسياري براي بهبود خواص پوشش‌هاي پاشش حرارتي نيکل-آلومينيوم ازجمله استفاده از روش‌هاي مختلف پاشش حرارتي و کنترل اندازه دانه انجام‌گرفته است ولي انجام عمليات حرارتي روي اين پوشش‌ها و ارزيابي امکان بهبود خواص آن به‌طورجدي انجام نگرفته است. انجام عمليات حرارتي پس از فرآيندهاي پاشش براي ايجاد پيوندهاي متالورژيکي پوشش/ زيرلايه و ايجاد ساختار پايدار بين فلزي مطلوب در پوشش به منظور مقابله با اکسيداسيون دماي بالا يک راهکار مؤثر مي‌باشد. علت استفاده از پوشش نيکل-آلومينيوم، دماي ذوب بالا، مقاومت سايشي خوب، چگالي پايين، استحکام خزشي بالا ، مقاومت عالي خوردگي و اکسيداسيون دماي بالا در کنار هزينه کم توليد آن مي‌باشد. در اين مطالعه به ارزيابي اثر زمان و دماي عمليات حرارتي روي پوشش‌هاي پاشش شعله‌اي Ni-20 wt.% Al براي بهبود مقاومت به اکسيداسيون پرداخته‌شده است. پوشش‌ها روي زيرلايه فولاد st37 به‌وسيله روش پاشش شعله‌اي اعمال شدند. پس از فرآيندهاي پاشش، پوشش‌ها در دماهاي 850 و 950 درجه سانتيگراد به مدت يک ساعت و همچنين در دماي 1050 درجه سانتيگراد در زمان‌هاي 1، 3 و 6 ساعت در خلأ عمليات حرارتي شدند. جهت مشخصه‌يابي ريزساختار پوشش‌ها از ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و طيف‌سنج توزيع انرژي (EDS) استفاده گرديد. همچنين آناليز فازي به‌وسيله پراش پرتوايکس (XRD) انجام شد. نتايج نشان داد که نمونه عمليات حرارتي شده در دماي 1050 درجه سانتيگراد به مدت يک ساعت داراي کمترين ميزان تخلخل و بيشترين ميزان فاز NiAl نسبت به بقيه پوشش‌ها بود. ازاين‌رو اين نمونه به‌عنوان نمونه بهينه عمليات حرارتي براي انجام آزمون اکسيداسيون، به همراه نمونه‌هاي پاشش داده و فولاد زيرلايه در معرض محيط هوا در دماهاي 400، 600 و 800 درجه سانتيگراد قرار گرفت. نتايج نشان دادند که ثابت سرعت اکسيداسيون(Kp) براي نمونه‌هاي عمليات حرارتي شده، پاشش داده شده و زيرلايه به ترتيب برابر 66/24، 06/65 و mg 2 /cm 4 h 42/269 مي‌باشد، در نتيجه مقدار Kp براي نمونه عمليات حرارتي در مقايسه با نمونه پاشش داده شده و فولاد زيرلايه کمتر مي‌باشد و لذا داراي مقاومت به اکسيداسيون بيشتري است. اين امر به حضور بيشتر ترکيب بين فلزي NiAl، تخلخل کمتر و تشکيل اکسيد تک‌لايه متراکم‌تر Al 2 O 3 روي سطح پوشش نسبت داده‌شد. کلمات کليدي فولاد ساده کربني ، پاشش حرارتي، مقاومت به اکسيداسيون، پوشش نيکل- آلومينيوم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی