بهبود چقرمگی شکست و مقاومت سایشی پوشش پلاسمایی اکسید کروم از طریق افزودن نانوذرات YSZ

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دکترا، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیر کبیر تهران، ایران

3 استادیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، رفتار سایشی پوشش‌های Cr2O3-20YSZ (CZ) و Cr2O3 (C) ایجادشده به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) بررسی شده است. بدین منظور در ابتدا نانوپودرهای اکسید کروم و YSZ پس از 5 ساعت آسیاکاری در آسیاب با انرژی بالا تولید شده و متعاقباً پاشش پلاسمایی مخلوط‌های پودری آگلومره بر سطح زیرلایه فولادی ضدزنگ 304L انجام گرفت. ارزیابی‌های ریزساختار این پوشش های سرامیکی از طریق پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی گسیل مغناطیسی (FE-SEM) و میکروسکوپ نوری انجام شد. خواص مکانیکی پوشش‌ها شامل سختی، استحکام چسبندگی و چقرمگی شکست به‌منظور توجیه رفتار سایشی پوشش‌ها ارزیابی گردید. آزمون سایش گلوله بر دیسک، با به‌کارگیری گلوله آلومینا و در دمای محیط انجام شد. افزودن نانوذرات YSZ به زمینه اکسیدکروم، از طریق مکانیزم استحاله زیرکونیا موجب افزایش چقرمگی شکست پوشش تولیدی گردید که البته کاهش جزئی در سختی پوشش را نیز به همراه داشت. نتایج آزمون سایش نشان داد که هر دو پوشش دارای ضریب اصطکاک در بازه مناسب 15/0-11/0 بودند. پوشش کامپوزیتی CZ در مقایسه با پوشش C مقاومت سایشی بالاتری نشان داد به گونه‌ای که کاهش وزن‌ پوشش‌ها به ترتیب برابر با 11 و 31 میلی‌گرم به دست آمد. بررسی‌های صورت گرفته در شیار ناشی از سایش پوشش CZ نشان داد که نرخ سایش پایین‌تر این پوشش مربوط به چقرمگی بالاتر پوشش و در نتیجه پر شدن تخلخل‌های پوشش از طریق تغییر شکل پلاستیکی براده های سایش بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات