Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Mohmmad ali Golozar
حمیدرضا سلیمی جزی (استاد راهنما) محمدعلی گلعذار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Reza Karimi
محمدرضا کریمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Evaluation and optimization of the remelting and resolidification parameters of NiCrBSi coating deposited by flame spraying
In the current study, effects of remelting process parameters of Ni-based NiCrBSi coatings deposited by flame spraying were investigated. Coatings were remelted by using oxyacetylene torch at 950, 1000, 1050 and 1100 ?C. Temperatures were controlled by four thermocouples which were placed in the substrate. Effect of remelting process were investigated by using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction pattern (XRD), micro and nano hardness, porosity measurement and roughness. Results showed that remelting decreased porosity and surface roughness, eliminated splat boundaries and improved metallurgical bonding between the coating and substrate. Coatings microstructure consisted of Ni-rich matrix with Ni-Ni 3 B eutectic and hard carbide and boride precipitations. Microstructure of the as-sprayed sample was similar to NiCrBSi powders with fine grain size (less than 5 mm). In the remelted coatings, microstructure was similar to the as-sprayed sample but with coarser precipitated particles (5-15 mm). Moreover, a white zone with no precipitate and rich of Ni and Fe formed in the coating close to the coating/ substrate interface. The thickness of this zone increased by increasing the remelting temperature. Results of X-ray diffraction patterns showed presence of ?-Ni, Ni 3 B, Ni 31 Si 12 , CrB, and Cr 7 C 3 phases in the as-sprayed and remelted samples. No significant phase transformation occurred due to remelting process. However, all the peak intensities except Ni phase changed as a result of remelting process. Remelting process caused remarkable decrease in porosity level from 12% for the as-sprayed sample to 2% for the remelted sample at 1100 ?C. Pore shape in the as-sprayed sample was irregular, elongated, and more than 50% of them were sharp disk-shaped. While after remelting process, pore shape changed to near spherical and non-flat spheroidal; and more than 80% of them were spherical. Micro hardness of all the remelted samples decreased because of dissolution and growth of precipitates in the microstructure. Micro hardness decreased more by increasing the temperature of the remelting process. The average hardness of the as-sprayed sample was 970 HV, while by remelting process and increasing its temperature the hardness decreased to its minimum value of 830 HV for the as-sprayed sample that remelted at 1100 ?C. Remelted coatings were ranked according to the well-known ratio of hardness (H) to elastic modulus (E); the higher H/E ratio is related to the higher wear resistance. The as-sprayed sample which remelted at 1050 ?C exhibited low porosity (2.4%), moderate micro hardness (860 HV) and highest H/E and ratio.
در تحقیق حاضر اثر عملیات ذوب مجدد و دمای آن روی خواص پوشش‌های خودگداز پایه نیکل NiCrBSi اعمال شده به روش پاشش شعله‌ای بررسی شد. نمونه‌های پاشش شده با روش پاشش شعله‌ای تخلخل بالا و چسبندگی پایین با زیرلایه دارد که از عمده معایب پوشش‌های پاشش شعله‌ای به شمار می‌رود. ازاین‌رو پوشش‌ها، بعد از پاشش توسط شعله اکسی‌استیلن در چهار دمای ???، ????، ???? و ???? درجه سانتی‌گراد تحت عملیات ذوب مجدد قرار گرفت. کنترل دما به‌وسیله ترموکوپل های تعبیه‌شده در زیرلایه انجام شد. ارزیابی پوشش‌های ایجاد شده و تعیین اثر عملیات ذوب مجدد و دمای آن روی خواص پوشش‌های پاشش و ذوب مجدد شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز طیف‌سنج اشعه ایکس، روش پراش پرتو ایکس، ریزسختی سنجی، نانوسختی سنجی، تخلخل‌سنجی با نرم‌افزار آنالیز تصویر و زبری سنجی انجام شد. نتایج نشان داد که ذوب مجدد باعث کاهش تخلخل و زبری سطح، حذف مرز بین اسپلت‌ها و بهبود پیوند متالورژیکی بین پوشش و زیرلایه شده است. ریزساختار پوشش از یک زمینه محلول جامد غنی از نیکل با یوتکتیک Ni-Ni 3 B به همراه رسوبات سخت کاربید بور و کروم تشکیل شده است. نمونه پاشش شده ریزساختار بسیار ریز (زیر ? میکرون)، همانند پودر اولیه NiCrBSi دارد. در نمونه‌های پاشش و ذوب مجدد شده ریزساختار مشابه نمونه پاشش شده است با این تفاوت که اندازه رسوبات درشت‌تری (?-?? میکرون) مشاهده شد. علاوه‌براین در نزدیک فصل مشترک پوشش و زیرلایه برای نمونه‌های پاشش و ذوب مجدد شده منطقه سفیدرنگی عاری از رسوبات و غنی از نیکل و آهن ظاهر شده است که ضخامت این منطقه با افزایش دمای ذوب مجدد افزایش یافت. نتایج پراش پرتو ایکس حضور فازهای -Ni? ، Ni 3 B، Ni 31 Si 12 ، CrB و Cr 7 C 3 را در نمونه پاشش شده و در تمامی نمونه‌های پاشش و ذوب مجدد شده نشان داد. به‌عبارت‌دیگر ذوب مجدد تغییری در نوع فازها ایجاد نکرده و فقط شدت پیک فازها به‌غیراز -Ni? را تغییر داد. ذوب مجدد باعث کاهش قابل‌توجه تخلخل پوشش از ?? درصد برای نمونه پاشش شده به ? درصد برای نمونه پاشش و ذوب مجدد شده در دمای ???? درجه سانتی‌گراد شد. شکل حفره‌ها در نمونه پاشش شده نامنظم و کشیده بوده و بیش از ?? درصد آن‌ها غیرکروی است. این در حالی است که بعد از ذوب مجدد شکل حفره‌ها بیش‌تر کروی شده و سهم حفره‌ها با شکل کروی بالای ?? درصد شد. ریزسختی نمونه‌های پاشش و ذوب مجدد شده به علت انحلال رسوبات و یا رشد رسوبات قبلی در ساختار پوشش کاهش یافته و این کاهش سختی با افزایش دمای ذوب مجدد بیش‌تر شد. میانگین ریزسختی نمونه پاشش شده ??? ویکرز است که این مقدار با افزایش دمای ذوب مجدد کاهش یافت. کم‌ترین مقدار سختی برای نمونه پاشش و ذوب مجدد شده در دمای ???? درجه سانتی‌گراد با سختی ??? ویکرز است. از نسبت شناخته شده سختی (H) به مدول الاستیک (E) برای تعیین و رتبه‌بندی کارایی پوشش‌ها در شرایط مقاوم به سایش استفاده شد. نمونه پاشش و ذوب مجدد شده در دمای ???? درجه سانتی‌گراد دارای تخلخل کم (?/??)، ریزسختی متوسط (??? ویکرز) و بیش‌ترین نسبت H/E در میان پوشش‌ها است. کلمات کلیدی: پاشش شعله‌ای، ذوب مجدد، پوشش NiCrBSi، ریزساختار، آنالیز تخلخل، ریزسختی، نانوسختی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی