ايجاد و ارزيابي رفتار اكسيداسيون پوشش زيركونيا- آلومينايد بر آلياژ پايه نيكلي

Formation and Evaluation of Oxidation Behavior of Zirconia- Aluminide Coating on Nickel- Based Alloy

كاربردهاي عملي پوشش هاي سد حرارتي شامل لايه پيوندي آلومينايد، به دليل چسبندگي كم پوسته اكسيدي به پوشش آلومينايد تحت تاثير تنش هاي حرارتي، محدود شده است. با توجه به اثرات مثبت عناصر اكسيژن دوست يا اكسيدهاي آنها بر خواص اكسيداسيون دماي بالا، در پژوهش حاضر زيركونيا به يك پوشش آلومينايدي افزوده شد. به اين منظور، لايه اي از كامپوزيت نيكل- زيركونيا در حمام واتس بر سطح زيرلايه پايه نيكلي به كمك آبكاري الكتريكي اعمال شد. در ادامه آلومينيوم دهي مطابق با روش رايج دومرحله اي در دو دماي 760 و 1080 درجه سانتي گراد انجام شد. مشخصه يابي ريزساختار پوشش ها بلافاصله پس از پوشش دهي و پس از اكسيداسيون چرخه اي، هر چرخه پنج ساعت در دماي 1050 درجه سانتي گراد، توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي، طيف سنجي توزيع انرژي و پراش پرتو ايكس انجام شد. نتايج نشان داد كه ريزساختار سه گانه معمول پوشش هاي آلومينايدي ساده با اكتيويته بالا، در زير لايه رسوب الكتريكي نيكل- زيركونيا اوليه تشكيل شده و اين لايه نيز پس از فرايند آلومينيوم دهي به فاز متخلخل NiAl تقريبا خالص تبديل شده است. مقاومت به اكسيداسيون پوشش اصلاح شده با زيركونيا، با وجود لايه سطحي متخلخل، به طور قابل ملاحظه اي بهبود يافت.

Practical applications of thermal barrier coatings with aluminide bond-coats are limited due to oxide scale spallation of the aluminide coating under applied thermal stresses. Considering the positive effects of oxygen-active elements or their oxides on the high temperature oxidation behavior, in this research zirconia was introduced into an aluminide coating. For this purpose, a Watts type bath was used to electroplate a layer of Ni-ZrO2 composite on a Ni-based substrate. Aluminizing was performed using the conventional two-step process at 760 and 1080 °C. Microstructural characterization of coatings in the as-coated conditions and after cyclic oxidation via 5-hour cycles at 1050 °C was performed using electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and X-ray diffractometry. The results showed that the general three-zone microstructure of the simple high activity aluminide coatings develops below the pre-deposited nickel-zirconia layer and latter converts to a nearly un-alloyed porous NiAl. In spite of its porous surface layer, the zirconia modified coating has a higher oxidation resistance than the unmodified aluminide coating.