بخشی از مقاله
چکیده
پوشش FeAl بر روی زیرلایه فولاد کم کربن با استفاده از روش سنتز احتراقی ایجاد شده است. پیشتر در مورد نحوه وقوع واکنش و فرآیند تولید پوشش و عوامل مؤثر در آن توضیح داده شد. در این پژوهش ساختار بخش های مختلف زیرلایه، فصل مشترک زیرلایه/پوشش و پوشش با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی - SEM - بررسی شده است. دمای بالای واکنش سنتز احتراقی موجب ذوب فصل مشترک و نفوذ برخی از عناصر از زیرلایه به فصل مشترک شده است.
عناصر موجود در بخش های مختلف پوشش، زیرلایه و فصل مشترک با استفاده از میکروسکوپ SEM، آنالیز EDS و هم چنین الگوی پراش XRD مشخص و بحث شده و فاز های موجود در فصل مشترک و پوشش با استفاده از این آنالیز ها مشخص شده اند. تصاویر و نتایج به دست آمده از این آنالیزها گواهی بر وقوع واکنش سنتز، دمای بالای آن و چسبندگی مناسب پوشش و زیرلایه می باشد.
مقدمه
مطالعات زیادی در زمینه پوشش دهی مواد با استفاده از روش سنتز احتراقی تولید صورت گرفته است. بر اساس این مطالعات می توان به روش سنتز احتراقی پوشش هایی از جنس مواد پیشرفته، سرامیک ها، کامپوزیت های سرامیک / فلز - cermet - و ترکیبات بین فلزی تولید نمود.1 ]و[3 از طرف دیگر، سنتز خود پیشرونده دما بالا، یک روش جدید و مقرون به صرفه برای تولید پوشش می باشد. روش های متداول قدیمیمعمولاً نیازمند صرف زمان های طولانی و هزینه های بالا می باشد. 4]و[7
پیش تر توضیح داده شد که چگونه می توان از روش سنتز احتراقی برای تولید پوششی از جنس - FeAl - بر روی زیرلایه فولاد کم کربن استفاده نمود. سپس فرایند تولید پوشش مورد بررسی قرار گرفت و خواص سایشی و سختی پوشش ایجاد شده و زیرلایه فولادی مقایسه شد. همانطور که انتظار می رفت، دمای بالای واکنش سنتز احتراقی، موجب چسبندگی مناسب پوشش ایجاد شده و زیرلایه می شود. هم چنین مقاومت به سایش و سختی سطح نمونه پوشش داده شده به مراتب بیش تر از نمونه بدون پوشش می باشد. [8]
در این مقاله، ساختار، ترکیب شیمیایی و فازی پوشش ایجاد شده، زیرلایه و فصل مشترک آن ها بررسی شده است. برای انجام این کار از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی - SEM - و آنالیزهای - EDS - و الگوی پراش - XRD - استفاده شده است. با استفاده از این آنالیزها، فازهای مختلف موجود در فصل مشترک و پوشش مشخص شده و نحوه تشکیل آن ها بحث و بررسی شده است. هم چنین ضخامت های فصل مشترک و پوشش اندازه گیری شده است.
روش پژوهش
آزمایشات مربوط به تولید پوشش و بررسی خواص پوشش های پیش تر توضیح داده شده بود. [8] زیرلایه از جنس فولاد کم کربن بود. جهت تهیه پوشش از پودرهای آلومینیوم - با خلوص %99/99 و میانگین اندازه ذرات - 3 mµ و آهن - با خلوص %99/99 و میانگین اندازه ذرات - mµ 9 استفاده شد. این پودرها با نسبت اتمی1:1 به مدت 15 دقیقه با استفاده از دستگاه همزن مخلوط و سپس با فشار 350 مگاپاسگال فشرده شدند.
فولاد تهیه شده در قطعاتی با شعاع 2سانتیمتر و ضخامت 1 سانتیمتر برش زده شد و قطعات حاصل تا حد پولیش کاری، صیقلی شده وقبل از استفاده جهت زدودن چربی و آلودگی از سطح پولیش کاری شده، قطعات با استفاده از استون چربی زدایی شدند. قطعات فولادی و کامپکت پودری جهت انجام واکنش سنتز احتراقی در داخل کوره با دمای 950 قرار گرفته و بلافاصله پس از انجام واکنش از کوره خارج شدند. از آنجایی که این واکنش سنتز احتراقی همراه با نور شدید، صدا و دود انجام می د،ش زمان وقوع سنتز کاملاً قابل تشخیص بود.
از میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM مدل VP 1450 محصول شرکت - LEO - Germany - به منظور بررسی ساختار و مورفولوژی پوشش های تولید شده و فصل مشترک پوشش و زیرلایه استفاده شد. جهت تهیه تصاویر SEM و آنالیز آن ابتدا نمونه پوشش داده شده سمباده زنی و پولیشکاری شده و سپس با استفاده از اچانت فوق الذکر اچ شده و سپس آنالیز انجام شد. آنالیز EDS نقطه ای و خطی در این پژوهش در هنگام تصویر برداری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد.
نتایج و بحث
شکل 1، تصاویر متالوگرافی تهیه شده از پوشش FeAl را نشان می دهند. جهت تهیه این تصاویر متالوگرافی و هم چنین تهیه تصاویر SEM ، پس از سمباده زنی و پولیشکاری از اچانت - CH3COOH3 33% , HNO3 33 % , HF 1% , H2O 33 % - جهت اچ نمودن پوشش استفاده شد. در این تصاویر، زمینه FeAl سفید رنگ بوده و ذرات کاربیدی و اکسیدی به صورت تیغه ای وکروی شکل در داخل زمینه توزیع شده اند. توضیحات مربوط به نحوه تشکیل این ذرات و آنالیز هر فاز در بخش مربوط به نتایج SEMآورده شده است.
همانطور که ملاحظه می شود این پوشش عاری از تخلخل و کاملاً یکپارچه و یکنواخت می باشد. جهت شناسایی فازهای موجود در زیرلایه و پوشش FeAl، آنالیز XRD بر روی یک زیرلایه فولادی - بدون پوشش - و یک نمونه پوشش داده شده انجام شد و نتایج حاصله با استفاده از نرم افزار - - E تحلیل و با یکدیگر مقایسه شدند. شکل 2 الگوی پراش مربوط به زیرلایه فولادی - بدون پوشش - را نشان می دهد. پیک های مشاهده شده مربوط به آهن - فاز فریت - می باشند.
