Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Ahmad Saatchi
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) احمد ساعت چي (استاد مشاور)
 
STUDENT
علي رضا عباسي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1383
The main goal of this study is to fabricate Mo-Si-B based claddings containing Mo 5 SiB 2 on nickel substrate using tungsten inert gas surfacing process in order to improve oxidation resistance of Ni. In this regard, the cladding procedure was performed in different manners using elemental powders, elemental powders+molybdenum interlayer and alloyed powders+ molybdenum interlayer. The results showed that in the absence of molybdenum interlayer, the chemical composition of cladding was strongly changed due to dilution with substrate. The use of two molybdenum interlayers reduced dilution significantly. The phase evolution during cladding procedure is significantly dependent on conditions of feedstock powders. In the case of unmilled powders, the desirable Mo 5 SiB 2 phase was not formed in the clad worthwhile Mo 2 Ni 3 Si and Mo 5 SiB 2 phases were formed after using alloyed powders. To produce alloyed Mo-Si-B powders, the mechanical alloying and subsequent heat treating process were performed. After investigation on Mo-Si-B system, two kinds of powder mixtures including Mo-12.5Si-25B (P1) and Mo-25Si-10B (P2) (at.%) were selected as reference powder mixtures .In addition, four other powder mixtures were considered by decreasing molybdenum content of reference powder mixtures in a Si/B constant ratio. It was indicated that phase evolutions during mechanical alloying and subsequent heat treatment of P1 powders depends on milling conditions, milling time and also time of heat treatment. Finally, 20h milling and subsequent annealing for 5h at 1100°C led to formation of various Mo-Si-B alloyed powders containing Mo 5 SiB 2 phase. Phase types of these powders were dependent on composition of powder mixtures. Weld cladding of alloyed powders led to formation of a multi-phase claddings consisting of Mo 5 SiB 2 +Mo 2 Ni 3 Si matrix phase. It was also indicated that microstructure and phase composition of claddings depends on phase structure of feedstock powders. The results of oxidation tests at 1000°C showed that the presence of Mo 5 SiB 2 improves the oxidation resistance of claddings, while its effect depends on microstructure and composition of claddings. Although the cladding produced using P1 based powders contained Mo 5 SiB 2 , but, the multiphase structure of claddings including nonresistant phases such as Mo 2 B resulted in spallation of oxide films comprised of complex compounds. In contrast, the presence of continuous (Mo,Ni) 5 (Si,B) 3 phase in microstructure of claddings produced by P2 based powders led to formation of SiO 2 protective layer on the surface during oxidation procedure. Here, these claddings exhibited excellent oxidation resistance at high temperatures. Keywords : Weld-Cladding, Mo-Si-B, Mo 5 SiB 2 , Mechanical alloying, Microstructure, Oxidation.
چکيده: هدف اصلي اين پژوهش ايجاد پوشش‍هايي از ترکيبات مختلف Mo-Si-B حاوي فاز Mo 5 SiB 2 روي نيکل با استفاده از فرايند جوشکاري قوسي تنگستن- گاز مي‍باشد. در اين راستا، روکش‍کاري جوشي در حالت‍هاي مختلف نظير استفاده از مخلوط پودرهاي عنصري، استفاده از مخلوط پودرهاي عنصري به‍همراه استفاده از لايه‍ي مياني موليبدني و در نهايت استفاده از پودرهاي آلياژي به‍همراه استفاده از لايه‍ي مياني موليبدني انجام شد. نتايج نشان داد که بدون استفاده از لايه‍ي مياني موليبدني، به‍علت مشارکت زياد نيکل از زيرلايه در ترکيب پوشش، ساختار پوشش انحراف زيادي از ساختار هدف دارد. استفاده از دو لايه‍ي مياني موليبدني منجر به کاهش قابل‍توجه مقدار نيکل در ترکيب پوشش شد. نوع فازهاي تشکيل‍شده در پوشش در حين روکش‍کاري جوشي، به‍ميزان قابل‍توجهي وابسته به وضعيت اوليه پودرها بود. با استفاده از مخلوط پودرهاي غير‍آلياژي، فاز مهم Mo 5 SiB 2 در ساختار پوشش ايجاد نشد. در‍حالي‍که استفاده از پودرهاي آلياژي منجر به تشکيل فازهاي مهم Mo 5 SiB 2 و Mo 2 Ni 3 Si در ساختار پوشش شد. براي تهيه‍ي پودرهاي آلياژي از ترکيبات مختلف Mo-Si-B، از فرايند آلياژسازي مکانيکي به‍همراه عمليات‍حرارتي متعاقب آن استفاده شد. با مطالعات انجام گرفته روي سيستم Mo-Si-B، از دو مخلوط پودري با ترکيب‍هاي (P1) ‍B25-‍Si5/12-Mo و (P1) ‍B10-‍Si25-Mo (درصد اتمي) به‍عنوان مخلوط‍هاي پودري مبنا استفاده شد. همچنين، از چهار ترکيب ديگر نيز با در نظر گرفتن کاهش مقدار موليبدن و ثابت نگه داشتن نسبت سيليسيم به بور در ترکيب مخلوط‍هاي پودري مبنا استفاده شد. نتايج نشان داد که فازهاي ايجاد شده در حين آلياژسازي مکانيکي و عمليات‍حرارتي مخلوط پودري 1P، به‍نحو قابل‍توجهي وابسته به روش انجام آلياژسازي مکانيکي، زمان آلياژسازي مکانيکي و زمان عمليات حرارتي مي‍باشند. در نهايت انجام 20 ساعت آلياژسازي مکانيکي مستقيم به‍همراه 5 ساعت عمليات‍حرارتي متعاقب آن در دماي °C1100، بهينه‍ترين عمليات براي دست‍يابي به پودرهاي آلياژي پايدار از ترکيبات مختلف Mo-Si-B و حاوي فاز Mo 5 SiB 2 تعيين شد. فازهاي تشکيل دهنده اين پودرها وابسته به ترکيب شيميايي مخلوط‍هاي پودري بود. روکش‍کاري جوشي پودرهاي آلياژي فوق منجر به ايجاد پوشش‍هايي چند‍فازي شامل فاز زمينه‍ي Mo 5 SiB 2 +Mo 2 Ni 3 Si شد. ريزساختار پوشش نهايي، نوع و درصد فازهاي ايجاد شده در پوشش در حين روکش‍کاري جوشي به‍ميزان زيادي وابسته به فازهاي تشکيل‍دهنده پودر آلياژي و درصد آنها در پودر آلياژي بود. نتايج آزمون‍هاي اکسيداسيون در دماي °C1000 نشان داد که حضور فاز Mo 5 SiB 2 در ريزساختار پوشش، منجر به بهبود مقاومت به اکسيداسيون پوشش مي‍شود، وليکن ميزان تاثير آن به ريزساختار پوشش و ترکيب‍شيميايي پوشش وابسته است. ريزساختار چند فازي و حضور فازهاي غيرمقاوم نظير Mo 2 B در ريزساختار پوشش‍هاي بر پايه‍ي P1 سبب تشکيل پوسته اکسيدي کمپلکس چند فازي در حين اکسيداسيون و ورقه‍اي شدن پوسته اکسيدي شد. در‍حالي‍که ريزساختار فشرده و حضور فاز پيوسته‍ي (Mo,Ni) 5 (Si,B) 3 در ريزساختار پوشش‍هاي برپايه‍ي P2 سبب تشکيل لايه‍ي پيوسته‍ي SiO 2 در حين اکسيداسيون و ايجاد مقاومت به اکسيداسيون مناسب اين پوشش‍ها شد. کلمات کليدي: روکش‍کاري جوشي، Mo-Si-B، Mo 5 SiB 2 ، آلياژسازي مکانيکي، ريزساختار، اکسيداسيون

ارتقاء امنیت وب با وف بومی