بهبود رفتار تریبولوژیکی آلیاژ ti6al4v با استفاده از پوشش های پاشش حرارتی نانوکامپوزیت nbsi2/al2o3
چکیده
در این تحقیق، پوشش کامپوزیتی زمینه سرامیکی nbsi2-36wt%al2o3 به منظور بهبود رفتار تریبولوژیکی بر روی زیرلایه ti6al4v پاشش داده شد. بدین منظور ابتدا ترکیب بین فلزی نانوساختار nbsi2 و نانوکامپوزیت nbsi2/al2o3 با استفاده از آلیاژسازی مکانیکی تولید شدند. پودرهای حاصله با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس ((xrd، میکروسکوپ الکترونی روبشی sem))، میکروسختی سنجی و همچنین عملیات حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفتند. با استفاده از مدل نیمه تجربی مدیما نیز آنالیز ترمودینامیکی بر روی این ترکیبات انجام شد. نتایج نشان داد که ترکیب بین فلزی nbsi2 پس از 60 ساعت آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودری نیوبیوم و سیلیسیم با واکنش تدریجی ایجاد می گردد. پس از تشکیل این ترکیب در ساعات اولیه آسیاب کاری، ترکیب بین فلزی nb5si3 نیز تشکیل می گردد و در نهایت واکنش بین nb5si3 و سیلیسیم باقیمانده منجر به تبدیل کامل پودر به ترکیب nbsi2 گردید. نانوکامپوزیت nbsi2-al2o3 با آلیاژسازی مخلوط پودری اکسید نیوبیوم، آلومینیوم و سیلیسیم به صورت درجا بدست آمد. این واکنش در زمان 40 ساعت آسیاب کاری تکمیل گردید. نتایج عملیات حرارتی ذرات پودر در دمای 700 درجه سانتی گراد نشان دهنده پایداری حرارتی خوب این ترکیبات بود. پودرهای حاصل از آلیاژسازی مکانیکی به منظور رسیدن به شرایط مناسب پاشش حرارتی، تحت فرایند آگلومراسیون قرار گرفتند. در نهایت پودرهای آگلومره شده، به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری بر روی زیرلایه آلیاژ تیتانیوم پاشش داده شدند. پوشش های بدست آمده با استفاده از روش های پراش پرتو ایکس ((xrd، میکروسکوپ الکترونی روبشی sem))، طیف نگار تفکیک انرژی (eds) و میکروسختی سنجی مشخصه یابی شدند. تخلخل پوشش ها نیز با استفاده از آنالیز تصویری بدست آمد. نتایج نشان داد که با وجود رشد اندازه دانه و کاهش کرنش شبکه ترکیبات نانوساختار، هنوز اندازه دانه بعد از پاشش در محدوده نانومتر قرار دارد. پوشش بدست آمده دارای یکنواختی و چسبندگی مناسب به زیرلایه می باشد و سختی بدست آمده برای پوشش نانوکامپوزیت در بار اعمالی 300 گرم برابر با 1100 ویکرز می باشد. ارزیابی رفتار تریبولوژیکی زیرلایه و پوشش ها توسط روش پین روی دیسک در دمای محیط انجام گردید. نتایج نشان داد که مکانیزم غالب سایش برای پوشش ها، سایش خراشان می باشد. رفتار اکسیداسیون دما بالا نیز با استفاده از آنالیز حرارتی مورد بررسی قرار گرفت و نشان داد که پوشش نانوکامپوزیت به خوبی زیرلایه ti6al4v را در دمای 700 درجه سانتی گراد حفاظت می کند.