بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، سینتیک تشکیل پوشش هاي آلومینایدي روي سوپر آلیاژ پایه نیکل - GTD-111 - توسط سمانتاسیون بسته اي مطالعه شده است. بدین منظور از مخلوط پودر آلومینیوم، اکسید آلومینیوم و کلرید آمونیوم استفاده شد. ترکیب بهینه مخلوط در دماهاي 800، 850 و 900 درجه سانتیگراد و زمان 2، 4 و 6 ساعت عملیات آلومینایزینگ با اکتیویته آلومینیوم بالا به صورت مقادیر زیر می باشد: 92.5% Al2O3-5% Al-2.5% NH4Cl یک رشد پارابولیک در این تحقیق مشاهده شد. وابستگی رشد لایه ها به دما می تواند توسط یک رابطه آرنیوسی با یک انرژي فعالسازي - Q - معادل 118 KJ/mol تعریف شود.
-1 مقدمه
سوپر آلیاژهاي پایهنیکل و کبالت که عموماً در ساخت قطعات داغ توربین هاي گازي مورد استفاده قرار می گیرند غالباً در معرض خوردگی و اکسیداسیون بوده و لذا می باید در مقابل این پدیده هاي مخرب محافظت شوند. در خصوص انتخاب نوع پوشش محافظت کننده قطعات جهت کار در دماهاي بالا سه فاکتور اصلی مدنظر است که عبارتند از : نوع کاربرد، ساختار آلیاژ و ساختار پوشش محافظت کننده. از جمله پوشش هاي بسیار مهم از دسته پوشش هاي نفوذي براي آلیاژهاي دما بالا، پوشش هاي آلومینایدي هستند.
بخش گسترده اي از سوپر آلیاژهاي پایه نیکل به منظور حفاظت در برابر خوردگی در هنگام کار، تحت عمل آلومینایزینگ قرار می گیرند 1]، 2، 3، .[4 مهمترین روش ایجاد این گونه پوشش ها که در دنیا گسترش یافته است روش سمانتاسیون بسته اي - - Pack Cementation می باشد. تشکیل پوشش هاي مذکور به دو صورت اکتیویته پایین و اکتیویته بالا امکان پذیر است. روش اکتیویته پایین به صورت تک مرحله اي در دماهاي بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد جهت تشکیل لایه NiAl و روش اکتیویته بالا در محدوده دمایی 700-900 °C انجام می شود. در روش اکتیویته بالا به منظور تشکیل لایه NiAl ، لازم است قطعه پس از عملیات پوشش دهی در دماهاي بالاي 1000°C قرار گیرد .[1]
-2 مواد و روش تحقیق
از پودر Al به میزان %5 وزنی کل پودر جهت رسوب آلومینیوم بر روي سطح، NH4Cl به عنوان فعال کننده هالیدي به میزان %2/5 وزنی کل پودر و اکسید آلومینیوم - - Al2O3 به عنوان عامل پر کننده - Filler - به مقدار %92/5 مخلوط استفاده می شود. نمونه هاي آزمایش با ابعاد 15mm×15mm×3mm از آلیاژ ریختگی GTD-111 تهیه شده و پس از حک کردن شماره سطوح آن با سنباده 60 تا 1000 جهت پوشش دهی آماده شدند. ترکیب آلیاژ ریخته شده در محدوده ترکیب سوپر آلیاژ پایه نیکل GTD-111 می باشد - جدول . - 1
براي عملیات آلومینایزینگ ابتدا تعدادي جعبه هاي فلزي مکعبی شکل با ابعاد 7cm×7cm×7cm از ورق فولاد نسوز 310 ساخته شد که این ظرف توسط یک درب با دیواره هاي بلند بسته می شد. پودر آلومینایزینگ با درصد ذکر شده به طریقه دستی مخلوط و درون هر یک از جعبه ها ریخته شد. پس از پر شدن نیمی از فضاي داخلی جعبه ها، نمونه هاي آزمایش درون جعبه ها قرار داده شد. سطح آماده شده نمونه ها به سمت بالا روي پودر قرار گرفت - البته نمونه ها قبل از قرار گرفتن در محفظه پودر باید توسط آب مقطر و الکل شسته و تمیز شوند و در هنگام قرار گرفتن درون محفظه پودر کاملاً خشک باشند - . سپس مابقی فضاي خالی جعبه ها با پودر پر شد. پس از پر شدن جعبه ها، با اعمال فشار بر سطح، پودر فشرده گردید. در انتها درب جعبه گذاشته شد.
پس از اینکه جعبه ها به طور مرتب درون کوره قرار گرفت، درب کوره بسته شد و گاز آرگون به درون محفظه کوره تزریق شد تا هواي داخل کوره خارج شود. تزریق گاز آرگون در تمامی طول مدت آلومینایزینگ ادامه یافت. تمامی جعبه ها پس از خارج شدن از کوره در هوا سرد شدند. پس از سرد شدن جعبه ها، نمونه ها خارج شدند. ساختار میکروسکوپی توسط میکروسکوپ نوري و SEM مورد مطالعه قرار گرفته شدند. همچنین آنالیز عنصري با روش EDS صورت گرفت. ضخامت سنجی پوشش توسط میکروسکوپ نوري انجام گردید.
