Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Mohmmad ali Golozar
حميدرضا سليمي جزي (استاد راهنما) محمدعلي گلعذار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Reza Karimi
محمدرضا کريمي

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.
چکيده در تحقيق حاضر اثر عمليات ذوب مجدد و دماي آن روي خواص پوشش‌هاي خودگداز پايه نيکل NiCrBSi اعمال شده به روش پاشش شعله‌اي بررسي شد. نمونه‌هاي پاشش شده با روش پاشش شعله‌اي تخلخل بالا و چسبندگي پايين با زيرلايه دارد که از عمده معايب پوشش‌هاي پاشش شعله‌اي به شمار مي‌رود. ازاين‌رو پوشش‌ها، بعد از پاشش توسط شعله اکسي‌استيلن در چهار دماي ???، ????، ???? و ???? درجه سانتي‌گراد تحت عمليات ذوب مجدد قرار گرفت. کنترل دما به‌وسيله ترموکوپل هاي تعبيه‌شده در زيرلايه انجام شد. ارزيابي پوشش‌هاي ايجاد شده و تعيين اثر عمليات ذوب مجدد و دماي آن روي خواص پوشش‌هاي پاشش و ذوب مجدد شده با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني روبشي، آناليز طيف‌سنج اشعه ايکس، روش پراش پرتو ايکس، ريزسختي سنجي، نانوسختي سنجي، تخلخل‌سنجي با نرم‌افزار آناليز تصوير و زبري سنجي انجام شد. نتايج نشان داد که ذوب مجدد باعث کاهش تخلخل و زبري سطح، حذف مرز بين اسپلت‌ها و بهبود پيوند متالورژيکي بين پوشش و زيرلايه شده است. ريزساختار پوشش از يک زمينه محلول جامد غني از نيکل با يوتکتيک Ni-Ni 3 B به همراه رسوبات سخت کاربيد بور و کروم تشکيل شده است. نمونه پاشش شده ريزساختار بسيار ريز (زير ? ميکرون)، همانند پودر اوليه NiCrBSi دارد. در نمونه‌هاي پاشش و ذوب مجدد شده ريزساختار مشابه نمونه پاشش شده است با اين تفاوت که اندازه رسوبات درشت‌تري (?-?? ميکرون) مشاهده شد. علاوه‌براين در نزديک فصل مشترک پوشش و زيرلايه براي نمونه‌هاي پاشش و ذوب مجدد شده منطقه سفيدرنگي عاري از رسوبات و غني از نيکل و آهن ظاهر شده است که ضخامت اين منطقه با افزايش دماي ذوب مجدد افزايش يافت. نتايج پراش پرتو ايکس حضور فازهاي -Ni? ، Ni 3 B، Ni 31 Si 12 ، CrB و Cr 7 C 3 را در نمونه پاشش شده و در تمامي نمونه‌هاي پاشش و ذوب مجدد شده نشان داد. به‌عبارت‌ديگر ذوب مجدد تغييري در نوع فازها ايجاد نکرده و فقط شدت پيک فازها به‌غيراز -Ni? را تغيير داد. ذوب مجدد باعث کاهش قابل‌توجه تخلخل پوشش از ?? درصد براي نمونه پاشش شده به ? درصد براي نمونه پاشش و ذوب مجدد شده در دماي ???? درجه سانتي‌گراد شد. شکل حفره‌ها در نمونه پاشش شده نامنظم و کشيده بوده و بيش از ?? درصد آن‌ها غيرکروي است. اين در حالي است که بعد از ذوب مجدد شکل حفره‌ها بيش‌تر کروي شده و سهم حفره‌ها با شکل کروي بالاي ?? درصد شد. ريزسختي نمونه‌هاي پاشش و ذوب مجدد شده به علت انحلال رسوبات و يا رشد رسوبات قبلي در ساختار پوشش کاهش يافته و اين کاهش سختي با افزايش دماي ذوب مجدد بيش‌تر شد. ميانگين ريزسختي نمونه پاشش شده ??? ويکرز است که اين مقدار با افزايش دماي ذوب مجدد کاهش يافت. کم‌ترين مقدار سختي براي نمونه پاشش و ذوب مجدد شده در دماي ???? درجه سانتي‌گراد با سختي ??? ويکرز است. از نسبت شناخته شده سختي (H) به مدول الاستيک (E) براي تعيين و رتبه‌بندي کارايي پوشش‌ها در شرايط مقاوم به سايش استفاده شد. نمونه پاشش و ذوب مجدد شده در دماي ???? درجه سانتي‌گراد داراي تخلخل کم (?/??)، ريزسختي متوسط (??? ويکرز) و بيش‌ترين نسبت H/E در ميان پوشش‌ها است. کلمات کليدي: پاشش شعله‌اي، ذوب مجدد، پوشش NiCrBSi، ريزساختار، آناليز تخلخل، ريزسختي، نانوسختي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی