بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش بررسی امکان تولید نانوذرات NiCrAlY از طریق فرآیند آسیاکاري بررسی شد. بدین منظور پودر NiCrAlY تجاري با ابعاد میکرونی، طی دو فرآیند آسیاکاري خشک - بدون افزودن عامل کنترل کننده فرآیند - و آسیاکاري تر - با افزودن عامل کنترل کننده فرآیند - براي زمانهاي 1، 2، 4 و 8 ساعت تحت عملیات آسیاکاري سیارهاي قرار گرفت. سپس تصاویر FE‐SEM از آنها تهیه شد. نتایج نشان داد که فرآیند آسیاکاري پودرهاي NiCrAlY در حالت خشک حتی در زمانهاي طولانی نیز نمیتواند منجر به تولید نانوذرات NiCrAlY گردد. بلکه ممکن است که با انجام این فرآیند، فقط پودر بصورت نانوساختار درآید. درحالیکه با افزودن %5 وزنی تولوئن به عنوان عامل کنترل کننده فرآیند و ممانعت از جوش سرد به هنگام آسیاکاري، در همان ساعات اولیه میتوان نانوذرات NiCrAlY را مشاهده نمود. بنابراین با افزایش زمان آسیاکاري، بخش اعظمی از پودر به نانوذرات تبدیل میشود.
مقدمه
آسیاکاري یکی از روشهاي مناسب جهت تولید مواد نانوکریستال و نانوساختار میباشد، مواد نانوساختار به موادي اطلاق میشود که در یک بعد اندازه آنها کمتر از 100 نانومتر باشد. اما مواد نانوکریستال موادي هستند که ساختار درونی آنها متشکل از کریستالیتهاي کمتر از 100 نانو باشد. اگرچه ممکن است اندازه کلوخه و یا آگلومرههاي آنها در حد میکرون و یا بیشتر از آن باشد . - Suryanarayana, 2001 - با نانو شدن کریستالیتها در واقع تعداد آن دسته از اتمهایی که در مرز قرارگرفته اند نسبت به آندسته از اتمهایی که در حجم کریستالیت قرار گرفتهاند افزایش مییابد Schuh, 2003 - ؛ . - William, Callister, 2001 آنچه در آسیاکاري اتفاق میافتد در واقع فرآیند پیچیدهاي متشکل از شکست، تغییر شکل، جوش سرد و حتی نفوذ در فواصل کم میباشد، به همین دلیل است که از این فرآیند براي آلیاژسازي مکانیکی نیز استفاده میگردد.
بطور کلی این پدیدهها به هنگام آسیاکاري رخ میدهد: -1 مخلوط و پراکنده شدن پودرها در یکدیکر، -2 کاهش اندازه دانه و کریستالیت، -3 به وجود آمدن کرنش و افزایش عیوب شبکهاي مثل نابجاییها و جاهاي خالی و -4 افزایش نسبت سطح به حجم که باعث افزایش فعالیت شیمیایی و حتی نفوذ میگردد Suryanarayana, 2001 - ؛ . - El‐Eskandarany, 2001 از انواع آسیابها براي آلیاژسازي مکانیکی و تولید مواد نانوساختار استفاده میگردد، که آسیاب گلولهاي سیارهاي یکی از آنها میباشد.
این آسیاب به خاطر نحوه طراحی فوقالعادهاش، انرژي بسیار بالایی به مواد درون خود وارد مینماید و جزء آسیابهاي پر انرژي محسوب میشود. این دستگاه داراي یک چرخ خورشیدي میباشد که با سرعت بسیار بالایی به چرخش در میآید، همزمان با دوران این چرخ خورشیدي، کاپهاي نگهدارنده مواد بر روي چرخ خورشیدي در خلاف جهت چرخش اصلی به گردش در میآیند El‐Eskandarany, 2001 - ؛ . - Stock, Cullity, 2001 چند عامل مهم فرآیند آلیاژسازي مکانیکی را تحت تاثیر قرار میدهد.
عواملی نظیر زمان آسیاکاري، عامل کنترل کننده فرآیند1، سرعت چرخش محفظه و نسبت وزنی پودر به گلوله، که از این میان هر یک اثرات مختلفی را بر روي فرآیند میگذارند. زمان آسیاکاري یکی از پارامترهاي مهم به هنگام آسیاکاري است، معمولاً زمانی را به عنوان زمان آسیاکاري انتخاب میکنند که حالت تعادل بین شکست و جوش سرد میان ذرات پودر بوجود آید. این زمان بسته به پارامترهاي گوناگون میتواند متفاوت باشد، از جمله این پارامترها میتوان به نوع آسیا، سرعت چرخش آسیا، نسبت گلوله به پودر و دماي آسیا اشاره نمود. افزایش زمان آسیاکاري علاوهبر هزینه و زمانبر بودن، ورود ناخواسته ناخالصیها را هم به دنبال دارد.
پس بنابراین مطلوب آنست که عملیات آسیاکاري تنها براي مدت زمان مورد نیاز ادامه پیدا نماید - Lu, 1998 و . - Suryanarayana, 2004 ; Lai پودر MCrAlY که در آن M نماینده دو عنصر نیکل، کروم و یا هر دوي آنهاست در پوششهاي روکشی سد حرارتی کاربرد فراوان دارد Ferdinando et al, 2010 - ؛Wei, Yin, Li, 2012 ؛. - Richer, Yandouzi, Beauvais, Jodoin, 2010 تحقیقات متعددي از انجام عملیات مکانیکی بر روي پودرهاي MCrAlY توسط روشهایی نظیر آسیاکاري سیارهاي Zhang , Jiu Li, Xin Li, Yang, 2008 - - Lui, و یا آسیاکاري تبریدي انجام پذیرفته است. هدف از انجام این تحقیقات پس از نانوساختار نمودن پودر MCrAlY بررسی ویژگیهایی نظیر رفتار اکسیداسیون و ترکیب، مکانیزم رشد و یکنواختی لایه TGO در پوششهاي لایهنشانی شده توسط اینگونه پودرها میباشد و تحقیقات نشان میدهد که پوششهاي لایهنشانی شده با پودرهاي MCrAlY نانو خصوصیات برتري نسبت به پودرهاي معمولی از خود نشان میدهند Tang, 2006 -
