Skip to main content
SUPERVISOR
رضا اميني نجف آبادي (استاد مشاور) رضا شجاع رضوي (استاد مشاور) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sayyed Erfan Aghili
سيدعرفان عقيلي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Laser cladding of TiAl alloy for improvement of high temperature oxidation properties using Ni-Cr-C nanocomposite powders
In the present study, NiCr-Cr 3 C 2 powder mixture was prepared by mechanical alloying and cladded on titanium aluminide substrate by powder-fed laser cladding process . The effect of processing parameters, such as laser power (P), powder feeding rate (F) and scanning speed (S), were studied on the geometrical properties (height, width, dilution and wetting angle) of single-line claddings and their systematic correlation were predicted using the regression analysis method. The high temperature oxidation behavior of the substrate and coating was also studied by isothermal annealing at 900 0 C for 5 h. The results indicated that the clad height shows a linear dependency on the P 1 . S -1 . F 0.85 parameters. Similarly, the width, wetting angle and penetration depth depicted a linear dependency on the P 1 . S -1 . F -0.7 , P 0.8 . S -0.7 . F 1 and P 0.75 . S 0.5 . F -1 parameters, respectively, while the dependency on dilution was S 0.8 . F -0.8 . High values of the correlation coefficient were observed for all empirical dependencies. Finally, a processing window was developed for the laser cladding of the Cr 3 C 2 -NiCr powder mixture on the TiAl substrate. The microstructure of the coating with optimal geometry is composed of ? solid solution with different chromium carbide phases (Cr 3 C 2 , Cr 7 C 3 and Cr 23 C 6 ). The presence of different chromium carbides in the microstructure of the coating can be attributed to the partial melting of primary Cr 3 C 2 and subsequent formation of non-equilibrium carbide phases during rapid cooling. NiCr-chromium carbide laser cladded coating shows superior oxidation resistance compared to the TiAl substrate. The oxidation mechanism of both coating and substrate follow the parabolic law where the parabolic rate constant of the coating was 20 % of that of the substrate at 900 °C. ToF-SIMS and GAXRD analysis revealed that the surface of the oxide layer formed on the coating and the substrate is mostly composed of Cr 2 O 3 and TiO 2 , respectively.
آلومينايدهاي تيتانيوم به دليل دارا بودن خواصي نظير چگالي کم، مدول الاستيک بالا و رفتار خزشي مطلوب مي تواند به عنوان کانديدايي مناسب در کاربردهاي دماي بالا به کار گرفته شود. اين در حالي است که رفتار اکسيداسيون و سايشي اين آلياژ در دماي بالا به شدت افت کرده و مانع از به کارگيري اين آلياژ در دماهاي بالاتر از 800 درجه سانتيگراد مي شود. در پژوهش حاضر مخلوط پودري Cr 3 C 2 -NiCr به روش آسياب کاري مکانيکي سنتز شد و با استفاده از روش روکش کاري ليزري بر زيرلايه آلومينايد تيتانيوم پوشش داده شد. بهينه سازي فرآيند روکش کاري ليزري جهت دستيابي به روکشي با مشخصات هندسي مطلوب و با کمترين ميزان تخلخل با استفاده از يک مدل تجربي – آماري و از طريق بررسي دقيق تاثير پارامترهاي توان ليزر (P)، سرعت اسکن ليزر (S) و نرخ شارژ ذرات پودر (F) صورت گرفت. تاثير پارامترهاي فرايند بر مشخصات هندسي روکش هاي تک پاس نظير ارتفاع، عرض، عمق نفوذ، ميزان آميختگي و زاويه ترشوندگي به دقت مورد ارزيابي قرار گرفت و بر اين اساس پنجره فرايندي روکش کاري ليزري ترکيب NiCr-Cr 3 C 2 بر زيرلايه TiAl حاصل شد. پارامترهاي بهينه شده جهت ايجاد پوشش سرتاسري با درجه همپوشاني 50 درصد به کار گرفته شد. در ادامه زيرلايه آلومينايد تيتانيوم و روکش Ni-Cr-C به صورت مجزا با استفاده از آناليز حرارتي تحت مطالعات اکسيداسيون در محدوده دمايي 1100 – 800 درجه سانتيگراد قرار گرفتند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی