نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

بررسی تاثیر نوع و نرخ تزریق گاز محافظ داخلی بر خصوصیات ریزساختاری پوشش‌ ZrC اعمال شده با روش پاشش پلاسمایی با غلاف جامد/گاز محافظ (SSPS) و مقایسه با پوشش پلاسمایی اتمسفری (APS)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
اکبر اسحاقی 1
ضیاء والفی 1
ناصر احسانی 2
1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران ، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت
2 مجتمع مواد وفناوری های ساخت- دانشگاه مالک اشتر تهران
چکیده
در این تحقیق پوشش‌ ZrC با روش پاشش پلاسمایی با غلاف جامد و گازهای محافظ (SSPS) با تزریق گاز محافظ داخلی Ar و H2 با نرخ متفاوت بر روی زیر لایه گرافیتی(دارای پوشش SiC) اعمال شد و کیفیت ریز ساختار پوشش‌های اعمال شده با مقایسه با پوشش پلاسمایی مرسوم (APS) مورد بررسی قرار گرفتند. ابتدا اثر نرخ و نوع گازهای تزریق شده بر ریزساختار پوشش با مطالعه مورفولوژی ذرات در آزمون پاشش تک عبور بررسی شدند و همچنین ریزساختار و فازهای موجود در پوشش‌ها به همراه درصد تخلخل و مقدار اکسید آن‌ها ارزیابی گردیدند. با مقایسه تصاویر سطح و سطح مقطع پوشش‌ها، نتایج نشان می‌دهند پوشش اعمالی با روش SSPS و با تزریق گاز هیدروژن داخلی با نرخ l/min 20 به درون غلاف، میزان ذرات ذوب شده /اسپلت‌ها و پهن شدگی آنها در این پوشش افزایش و مقدار تخلخل موجود در ریزساختار آن بیش از50% نسبت به پوشش APS کاهش داشته است. سوختن هیدروژن با اکسیژن وارد شده به جت موجب مصرف اکسیژن و کاهش مقدار آن و تشکیل مقدار اکسید (50% ) کمتر در پوشش و همچنین افزایش گرما و دمای اطراف جت پلاسما و افزایش میزان ذرات ذوب شده در پوشش ZrC-SSPS شده است.
کلیدواژه‌ها
"پاشش پلاسمایی"
"غلاف جامد و گاز محافظ"
"پوشش ZrC"
  1. R. Aliasgarian, M. Naderi, S. E. Mirsalehi and S. Safi, The ablation behavior of ZrB2-SiC coating prepared by shrouded plasma spray on SiC-coated graphite, Journal of Alloys and Compounds, 742 (2018) 797-803.
  2. C. Hu, X. Ge, Y. Niu, , H. Li, L. Huang, X. Zheng and J. Sun, Influence of Oxidation Behavior of Feedstock on Microstructure and Ablation Resistance of Plasma-Sprayed Zirconium Carbide Coating, Journal of Thermal Spray Technology, 24 (2015) 1302-1311.
  3. D.j. Yao, H.j. Li, H. Wu, Q.G. Fu and X.F. Qiang, Ablation resistance of ZrC/SiC gradient coating for SiC-coated carbon/carbon composites prepared by supersonic plasma spraying, Journal of the European Ceramic Society, 36 (2016) 3739-3746.
  4. Y. Jia, H. Li, Q. Fu, Z. Zhao, and J. Sun, Ablation resistance of supersonic-atmosphere-plasma-spraying ZrC coating doped with ZrO2 for SiC-coated carbon/carbon composites, corrosion Science, 123 (2017) 40-54.
  5. A. Abdollahi, N. Ehsani and Z. Valefi, High temperature ablation-oxidation performance of SiC nanowhisker toughened-SiC/ZrB2-SiC ultra-high temperature multilayer coatings under supersonic flame, Journal of Alloys and Compounds, 745(2018) 798-809.
  6. R. Aliasgarian, M. Naderi and S. E. Mirsalehi, Ablation mechanism of ZrB2-SiC coating for SiC-coated graphite under an oxyacetylene flame, Surface & Coatings Technology, 350 (2018) 511–518.
  7. B. Chen, L. Zhang, L. Cheng and X. Luan, Viscous Flow of Silica and its Effects on Ablation of Carbon/Silicon Carbide Composites as a Liquid-Fueled Rocket Engine Nozzle, Applied ceramic Technology, 8 (2011) 1468–1474.
  8. T. Liu, Y. Niu, C. Li, X. Pan, M. Shi, X. Zheng and C. Ding, Ablation resistance of ZrC-MoSi2/ZrC-SiC double-layered coating in a plasma flame, Corrosion Science, 145 (2018) 239-248.
  9. J. Pourasad and N. Ehsani, Synthesis of an oxidation-resistant SiC coating on graphite and modeling analysis with thermodynamics calculations, International Journal of Materials Research, 107 E (2016) 1-5.
  10. S. Torabi, Z. Valefi , N. Ehsani, Ablation behavior of SiC/ZrB2ultra-high temperature ceramic coatings by solid shielding shrouded plasma spray for high-temperature applications (temperature above 2000 °C), Surface & Coatings Technology 403 (2020) 126271.
  11. A.Eshaghi, Z. Valefi , N. Ehsani, Ablation behaviour of ZrC coating by novel solid shielding/shrouded plasma spray, Surface Engineering 37 (2021) 890-903.
  12. A. Abdollahi, N. Ehsani and Z. Valefi, Thermal shock resistance and isothermal oxidation behavior of C/SiC-SiC nano functionally gradient coating on graphite produced via reactive melt infiltration (RMI), Materials Chemistry and Physics, 182(2016) 49-61.
  13. B. R. Kang, H. S. Kim, P. Y. Oh, J. M. Lee, H. I. Lee and S. M. Hong, Characteristics of ZrC Barrier Coating on SiC-Coated Carbon/Carbon Composite Developed by Thermal Spray Process, Materials, 12(5) (2019) 747.

 

  1. R. Saharkhiz, Z. Valefi, M. Mirjani, A. Abdollahi and S. Taghi-Ramezani, Effect of hydrogen and argon shrouding gas flow rates on high-temperature oxidation behavior of NiCrAlY coating by solid shielding shrouded plasma spray (SSPS), Surface and Coatings Technology, 394 (2020) 125818.
  2. Y. Niu, Z. Wang, J. Zhao, X. Zheng, Y. Zeng and C. Ding, Comparison of ZrB2-MoSi2 Composite Coatings Fabricated by Atmospheric and Vacuum Plasma Spray Processes, Journal of Thermal Spray Technology, 26 (2017) 100–107.
  3. T. Liu, L. Zheng, H. Zhang, Effect of Solid Shield on Coating Properties in Atmospheric Plasma Spray Process, Journal of Thermal Spray Technology, 25(2016) 1502-1515.
  4. J. Zhang and V. Desai, Evaluation of thickness, porosity and pore shape of plasma sprayed TBC by electrochemical impedance spectroscopy, Surface and Coatings Technology, 190 (2005) 98-109.

 

نشریه علوم و مهندسی سطح
دوره 18، شماره 52
تابستان 1401
صفحه 31-40