روکش کاری فولاد کربنی با سنتز لیزری کاربید تیتانیوم از ایلمنایت فعال سازی شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 گروه مهندسی مواد و نساجی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 مرکز ملی علوم و فنون لیزر ایران، تهران، ایران

چکیده

 ایجاد لایه­ای سخت بر سطح فولاد کربنی روشی مناسب جهت ارتقای کارایی آن است. ازجمله مواد مقاوم به سایش مورد توجه برای این منظور، کاربید تیتانیوم است. در پژوهش حاضر، سنتز کربوترمی ذرات TiC با استفاده از لیزر پالسی موردبررسی قرارگرفته­است. تلاش شد کاربید تیتانیوم به صورت درجا از ایلمنایت، به‌عنوان ماده اولیه­ای ارزان، به دست آید. اما تبدیل کامل ایلمنایت به TiC در زمان کوتاه فراوری لیزری امری دشوار است. برای فایق آمدن بر این مشکل از دو راه­حل همزمان استفاده­شد: مقدار کربن بیش از استوکیومتری احیا استفاده شد و مخلوط پودرهای ایلمنایت و گرافیت تحت فعال­سازی مکانیکی قرار گرفتند. در این راستا، اثر افزایش زمان فعال‌سازی تا 200 ساعت با استفاده از پراش پرتو ایکس بررسی شد. سپس با نشاندن لایه­ای از پودر بر سطح فولاد، روکش­کاری لیزری انجام شد. تأثیر فعال­سازی مکانیکی بر تشکیل ذرات پخش‌شده در روکش، خصوصاً تبدیل ذرات اکسیدی به کاربیدی، مورد تحلیل قرارگرفت. به این منظور از میکروسکوپ الکترونی روبشی با آنالیزگر EDS و تحلیل پراش پرتو ایکس استفاده­شد. همچنین ذرات TiC و زمینه روکش ازنظر ریخت­شناسی و ریزساختاری بررسی شدند. مشاهده شد که روکش دارای ساختار انجماد جهت­دار بوده؛ مناطق هم­محور، سلولی، دندریتی و درنهایت یوتکتیک تشکیل‌شده‌اند. از سوی دیگر، ریزسختی­سنجی نشانگر افزایش تدریجی سختی از زیرلایه تا سطح روکش بود، که به مقدار 1600 ویکرز در نزدیکی سطح رسید. مشخص گردید که سنتز روکش کامپوزیتی با توزیع گرادیانی مناسبی از ذرات TiC به روش احیای لیزری ایلمنایت امکان­پذیر است.

کلیدواژه‌ها