توسعه پوشش هاي نانوكريستال با تبلور فاز آمورف توسط فرآيندهاي پاشش حرارتي

Development of thermal spray nanocrystalline coatings by devitrification of amorphous phase

در اين مقاله پوشش هاي پاشش حرارتي نانوكريستال با تبلور كنترل شده فاز آمورف بر پايه آهن توسعه يافته اند. بر اين اساس ابتدا پودر آلياژي آهن با ساختار آمورف و با تركيب Fe-Cr-Mo-B-P-C-Si در حالت جامد توسط فرآيند آلياژسازي مكانيكي ساخته شد. پس از بهينه سازي پودر ساخته شده از لحاظ مورفولوژي و توزيع اندازه ذرات، با كمك فرآيند پاشش شعله اي با سرعت بالا (HVOF) بر زيرلايه هاي فولاد ساده كربني، پوشش هايي اعمال گرديد. تغيير و تحولات ساختاري پوشش ها در اثر تبلور و مشخصه هاي فاز آمورف و نانوكريستال، توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) و آناليز فازي XRD مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد با كنترل دقيق پارامترهاي فرآيند HVOF و نحوه سرد شدن پوشش، مي توان فاز آمورف را به صورت كنترل شده متبلور نمود و ساختارهاي متنوعي شامل آمورف كامل تا نانوكريستال كامل با اندازه دانه حدود 20-10 نانومتر بدست آورد كه به تبع آن خواص مكانيكي و سايشي بهبود يافته اي خواهند داشت.

In this paper thermal spray nanocrystalline coatings were developed by devitrification of Fe-based amorphous phase. In this approach a new composition of Fe-Cr-Mo-P-B-C-Si amorphous powder was produced in solid state by mechanical alloying of elemental powder mixture. After optimizing the powder morphologies as well as the size distributions, some coatings were produced by high velocity oxy fuel (HVOF) on carbon steel substrates. The phase transformations of coatings during devitrification were investigated by x-ray diffractometry (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). It was found that by carefully controlling the HVOF parameters and the rate of cooling, the amorphous phase could be crystallized in the controlled manner and the microstructures with fully amorphous and nanocrystalline phases in the range of 10-20 nm were obtained. Therefore, these coatings will have the modified mechanical and tribological properties.