سنتز و مشخصه‌یابی پوشش کامپوزیتی در سیستم Al-Fe2O3-Cr2O3-NiO اعمال شده به روش ترکیبی سنتز احتراقی و گریز از مرکز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه یزد

چکیده

در این مطالعه با استفاده از سیستم خود احتراقی آلومینوترمیک و دوران یک لوله توخالی از فولاد ساده کربنی (ایجاد نیروی گریز از مرکز)، پوششی از فولاد ضدزنگ بر سطوح داخلی لوله اعمال شد. ا در این راستا دو نمونه مخلوط های پودری به نسبت مورد نظر در سیستم های خود احتراقی آلومینوترمیک Cr2O3-NiO-Al-Fe2O3 و Al-Fe2O3-Cr2O3 نخست همگن سازی شده و سپس مورد فرآیند پوشش دهی به روش سنتز خود احتراقی گریز از مرکز قرار گرفت. قبل از پوشش دهی، به منظور پیش بینی دما و فعل انفعالات انجام شده نمونه های گفته شده آنالیز حرارتی قرار شدند. نتایج بدست آمده از آنالیز حرارتی نشان دهنده امکان شکل گیری فازهای آلومیناید آهن، فاز فلزی با ترکیب نزدیک به فولاد ضد زنگ) علاوه بر اکسید آلومینیم بود. نتایج آنالیز فازی و مشاهدات ریزساختاری نمونه های پوشش داده شده نشان دهنده شکل گیری پوشش کامپوزیتی دو لایه ای شامل فاز فلزی فولاد ضد زنگ با ترکیب شیمیایی Fe-19%Wt Cr-11%Wt Ni(مشابه فولاد ضد زنگ 304) به عنوان فاز زیرسطحی و فاز سرامیکی آلومینا به عنوان فاز روسطحی بود. در مواردی ترکیبات بین فلزی به عنوان لایه واسطه نیز شکل گرفته که تطابق این دوفاز فلزی و سرامیکی را افزایش داد. به دلیل حضور فاز سرامیکی و ترکیبات بین‌فلزی در پوشش سختی آن به مقادیر بالاتر از 1260 ویکرز رسید.

کلیدواژه‌ها


  1. Q.S. Meng S.P. Chen, J.F. Zhao, Microstructure and mechanical properties of multilayer- lined composite pipes prepared by SHS centrifugal-thermite process, Materials Science and Engineering A 456 (2007)332–336.
  2. Z.G. Zhou, SHS techniques and appliance of Al2O3/TiC/Fe composite material, Metallurgical Industry Press, Beijing, (2002)124–131.
  3. J. Feizabadi, J. Vahdati Khaki, Fabrication of in situ Al2O3 reinforced nanostructure 304 stainless steelmatrix composite by self-propagating high temperature synthesis process, Materials and Design 84 (2015) 325–330.
  4. D.S. Gowtam, M. Ziyauddin, M. Mohape, S.S. Sontakke, V.P. Deshmukh, A.K. Shah, In situ TiC-reinforced austenitic steel composite by self-propagating high temperature synthesis, Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 16 (2007) 70–78.
  5. M. Sharifitabar, J. Vahdati Khaki, M. Haddad Sabzevar, Effects of Fe additions on self propagating high temperature synthesis characteristics of TiO2–Al–C–Fe system, Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 47 (2014) 93–101.
  6. J. Deng, X. AI, Friction and wear behavior of Al2O3 based ceramic materials, Chinese Journal of Materials Research, 11(3)(1997)252-258.
  7. W. Xi, S. Yin, H. Lai, Microstructure and mechanical properties of stainless steel produced by centrifugal-SHS process, Journal of Materials Processing Technology 137 (2003)1–4.
  8. K. Karczewski, S. Jozwiak, M. Chojnacki, etc. The influence of different additives on the kinetics of self-propagating high-temperature synthesis during the sintering process of Fe and Al elemental powders, Intermetallics, 18 (2010) 1401-1404.
  9. X. H. Hou, J. K. Yu, M. K. Sheng, Study on the preparation of the ceramic composite-lined steel pipe with the SHS reaction system of Al-Fe2O3-Cr2O3. Ceram. Int. 43 (2017) 11078-11082.

 

  1. P. Kerdkoola and S. Niyomwasb, Preparation of steel pipe lined Fe-Al intermetallic-TiB2-Al2O3 Composite by Centrifugal-SHS Process, Procedia Engineering, 32 (2012) 642 – 648

 

  1. X. Hou, J. Yu, Effect of Na2B4O7 addition on the structure and properties of Al2O3 ceramic-lined steel pipe prepared by the GS-SHS method, Ceramics–Silikáty, 62.1 (2018): 74-80.

 

  1. 12. E. Shakib, R. Raiszadeh, J. Vahdati KhakiSelf, A propagating high-temperature synthesis process for the fabrication of Fe(Cr)–Al2O3 nanocomposite, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 26.6 (2019) 775-786.

13 X. Hou, J. Yu, Phase and structure formation mechanisms of SHS synthesized composite coatings, Ceramics International, 44.7 (2018) 8012-8017

  1. B.S Reddy, K Das and S Das, A review on the synthesis of in-situ aluminum based composite by thermal,mechanical and mechanical-thermal activation of chemical reaction, J Mater Sci, 42(2007), 9366–9378
  2. W. XI, S. Yin, S. Guo, H. Lai, Stainless steel lined composite steel pipe prepared by centrifugal-SHS process, J. of Mat. Sci. 35 (2000) 45– 48
  3. H. X. Hui, Study on the Structural Analysis of Al2O3 Ceramic-Lined Steel Pipe Prepared with the Gravitational Separation SHS Method, Key Engineering Materials, Trans Tech Publications Ltd, 759 (2018)
  4. R. Costa, A. Santos, O. Correia, Fe2O3/aluminum thermite reaction intermediate and final products characterization, I. Lu, A.Dur, F.O Benilde. Materials Science and Engineering A 465 (2007) 199–210