ایجاد و ارزیابی ساختاری پوشش آلومینایدی بهینه شده با لایه آبکاری نیکل-کبالت به روش دوغابی روی سوپرآلیاژ پایه نیکل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه خوردگی و حفاظت از مواد، بخش مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این پژوهش ایجاد و ارزیابی ساختاری پوشش آلومینایدی اصلاح‌شده با اعمال یک لایه آبکاری نیکل/ نیکل-کبالت قبل از پوشش‌دهی مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا توسط فرآیند آبکاری الکتریکی در شرایط مشخص، لایه‌هایی به ضخامت 22-23 میکرومتر از نیکل خالص و نیکل – 45% کبالت به صورت جداگانه روی نمونه‌هایی از جنس سوپرآلیاژ پایه نیکل هستلوی X اعمال گردید. پس از آن به کمک روش دوغابی فرآیند آلومینیم‌دهی روی نمونه‌های آبکاری‌شده و یک نمونه آبکاری‌نشده توسط عملیات حرارتی مشخص انجام پذیرفت. پوشش‌های به‌دست‌آمده به ضخامت 142-148 میکرومتر به‌وسیله پراش‌سنج پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف‌سنج پراش انرژی پرتو ایکس و نقشه‌برداری عنصری بررسی شدند. با توجه یه نتایج به‌دست‌آمده، فاز مطلوب NiAl-β در هر سه نمونه و CoAl-β در نمونه با پیش‌لایه آبکاری نیکل-کبالت به‌خوبی ایجاد شدند. پیش‌لایه آبکاری با ایجاد یک حالت سد نفوذی از نفوذ عناصر کروم و آهن تا 4/5 برابر و مولیبدن تا 2/5 برابر به نواحی بالایی پوشش‌ها کاست. همچنین، نیکل موجود در پیش‌لایه آبکاری مصرف نیکل موجود در آلیاژ زیرلایه را کاهش داد. در نتیجه ترکیب آلیاژ پایه در نمونه‌های دارای پیش‌لایه آبکاری، کمتر تحت‌الشعاع فرآیند پوشش‌دهی نفوذی قرار گرفت. کبالت موجود در لایه آبکاری نمونه با پیش‌لایه آبکاری نیکل -کبالت نیز، به مقدار آن در نواحی بالایی پوشش تا 7 برابر افزود. این موضوع امکان تشکیل فازهای کبالت آلومیناید را افزایش داد که تشکیل CoAl-β در نواحی بالایی پوشش، مؤید آن بود.

کلیدواژه‌ها


1. M.J. Donachie and S.J. Donachie, SuperalloysATechnicalGuide(Second Edition), ASM International, (2002).
2. J.R. Davis, Nickel, cobalt, and their alloys, ASM International, (2000).
3. M.C. Meelu, A.T. Jones and B.G. MacMordie, Multiplex Aluminide-Silicide Coating, U. S. Patent 5,547,770, (1996).
4. D.L. Deadmore and S.G. Young, Silicon-SlurryAluminide Coatings, U.S. Patent 4,374,183, (1983).
5. R.P. Jackson, J.A. Travis and R.B. Teel, Slurry Coating Process, U.S. Patent 3,989,863, (1976).
6. A. Ruder, H.P. Buchkremer, H. Jansen, W. Mallener and D. Stöver, Wet powder spraying-a process for the production of coatings, Surface and Coatings Technology, 53-1(1992) 71-74.
7. C. Leyens, B.A. Pint and I.G. Wright, Effect of composition on the hot corrosion resistance of NiAI and (Ni, Pt)Al, NACE - Int. Corros. Conf. Ser. (2000) 15–22.
8. K. Shirvani, M. Saremi, A. Nishikata and T. Tsuru, Electrochemical study on hot corrosion of Si-modified aluminide coated In-738LC in Na2SO4-20 wt.% NaCl melt at 750°C, Corrosion Science, 45(2003) 1011–1021.
9. R.E. Malush, P. Deb and D.H. Boone, Structure and 900 °C hot corrosion behavior of chromium-modified platinum aluminide coatings, Surface and Coatings Technology, 36(1988) 13–26.
10. A. Rahman, V. Chawla, R. Jayaganthan, R. Chandra and R. Ambardar, Hot corrosion of nanostructured Cr/Co-Al coatings, Surface Engineering, 28(2012) 285–293.
11. M. Qiao and C. Zhou, Codeposition of Co and Al on nickel base superalloys by pack cementation process, Surface & Coatings Technology, 206(2012) 2899-2904.
12. M. Qiao and C. Zhou, Hot corrosion behavior of Co modified NiAl coating on nickel base superalloys, Corrosion Science, 63(2012) 239-245.
13. M. Srivastava, J.N. Balaraju, B. Ravisankar, C. Anandan and V.K.W. Grips, High temperature oxidation and corrosion behaviour of Ni/Ni–Co–Al composite coatings, Applied Surface Science, 263(2012) 597–607.
14. M. Srivastava, J.N. Balaraju, B. Ravisankar and V.K.W. Grips, Comparison in the oxidation and corrosion behavior of aluminum and alumina-reinforced Ni/Ni-Co alloy coatings, Metallurgical and Materials Transactions A, 44(2013) 696–707.
15. Q.X. Fan, S. M. Jiang, D.L. Wu, J. Gong and C. Sun, Preparation and hot corrosion behaviour of two Co modified NiAl coatings on a Ni-based superalloy, Corrosion Science, 76(2013) 373-381.
16. Q.X. Fan, X. Peng, H.J. Yu, S.M. Jiang, J. Gong and C. Sun, The isothermal and cyclic oxidation behaviour of two Co modified aluminide coatings at high temperature, Corrosion Science, 84(2014) 42-53.
17. Q.X. Fan, S.M. Jiang, H.J. Yu, J. Gong and C. Sun, Microstructure and hot corrosion behaviors of two Co modified aluminide coatings on a Ni-based superalloy at 700°C, Applied Surface Science, 311(2014), 214-223.
18. C. Ma, C. Zhou, and J. Sun, Electrochemical corrosion behavior of the cobalt modified aluminide coating in 3.5 wt% NaCl solutions, Progress in Natural Science: Materials International, 28-1(2018) 85-89.
19. M.H. Allahyarzadeh, M. Aliofkhazraei, and A. Sabour Rouhaghdam, Electrodeposition on superalloy substrates: a review, Surface Review and Letters, 23-1(2016) 1630001.
20. A. Karimzadeh, M. Aliofkhazraei and F.C. Walsh, A review of electrodeposited Ni-Co alloy and composite coatings: microstructure, properties and applications, Surface and Coatings Technology, 372(2019) 463–498.
21. E.P. Harbulak, Electroplating nickel, cobalt, nickel-cobalt alloys and binary or ternary alloys of nickel, cobalt and iron, U.S. Patent 4,036,709, (1977).
22. B. Bouchaud, B. Rannou, and F. Pedraza,Slurry aluminizing mechanisms of Ni-based superalloys incorporating an electrosynthesizedceria diffusion barrier, Materials Chemistry, and Physics, 143(2013) 416-424.
23. کریم‌زاده عبدالسلام، بررسی پارامترهای تاثیرگذار آلومینایزینگ در تشکیل فاز NiAl بر روی فولاد 316 آبکاری شده، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 1390.
24. X. Zhou and Y. Shen, Beneficial effects of CeO2 addition on microstructure and corrosion behavior of electrodeposited Ni nanocrystalline coatings, Surface and Coatings Technology, 235(2013) 433-446.
25. Y.W. Cui, M. Jiang, I. Ohnuma, K. Oikawa, R. Kainuma, and K. Ishida, Computational Study of Atomic Mobility in Co-Fe-Ni Ternary Fcc Alloys, Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 29-4(2008) 312-321.
26. J. Chena, Y. Liua, G. Shengb, F. Leia, and Z. Kang, Atomic Mobilities, Interdiffusivities and Their Related Diffusional Behaviors in fcc Co-Cr-Ni Alloys, Joutnal of Alloys and Compounds, 621(2015) 428-433.
27. معصومی بالاشادهی محمدرضا، بررسی رفتار خوردگی داغ پوشش آلومینایدی بهینه‌شده با لایه آبکاری نیکل-کبالت به روش دوغابی روی سوپرآلیاژ پایه نیکل، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 1397.