تأثير پارامترهاي آسياكاري مكانيكي بر تشكيل پوشش Ni-Al روي سطح سوپرآلياژ پايه نيكل (617 Inconel)

Effect of Parameters of Mechanical Milling on the Formation of NiAl Coatings on the Nickel-Based Superalloy (Inconel 617)

در اين تحقيق از روش آسياكاري مكانيكي براي ايجاد پوشش Ni-Al بر سطح سوپرآلياژ پايه نيكلي (617 Inconel) استفاده‌شده است. در اين روش ‌بمنظور تشكيل پوشش، پودر Al و زيرلايه (617 Inconel) همراه با گلوله­هاي با قطرهاي متفاوت و نسبت وزني گلوله به پودر متفاوت درون محفظه دستگاه آسياي سياره­اي قرار گرفتند و عمليات آسياكاري در زمان­ هاي 5 و 10 و 15 و 20 ساعت انجام شد. در حين انجام فرآيند آسياكاري در اثر برخورد متوالي گلوله­ها با ذرات پودر و سطح زيرلايه، پودر روي سطح زيرلايه جوش سرد خورده و پوشش تشكيل مي­شود. در مرحله بعد عمليات حرارتي در دماي°C 550 بر روي نمونه­ها انجام شد تا شرايط براي نفوذ و تشكيل تركيبات بين فلزي مهيا شود. بمنظور به دست آوردن شرايط بهينه ضخامت و سختي پوشش از پارامترهاي اندازه گلوله­ ها، نسبت وزني گلوله به پودر و زمان آسياكاري استفاده شد. بررسي مورفولوژي و تركيب پوشش ­ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز طيف‌نگاري تفرق انرژي(EDS) انجام شد. نتايج پژوهش نشان داد، پوشش با تركيب بين فلزي Ni-Al بر سطح زيرلايه(617 Inconel) تشكيل‌شده است. بهترين شرايط پوشش در زمان آسياكاري 15 ساعت و نسبت وزني گلوله به پودر 10:1 و با مخلوط گلوله­ هاي به قطر(8 و 12 و 16) ميلي­متر ايجاد شد. ماكسيمم سختي پوشش 1270 ويكرز در زمان 15 ساعت آسياكاري به دست آمد.

In this study, mechanical milling has been applied to fabricate Ni-Al coating on the surface of a nickel-based superalloy (Inconel 617). In order to form the coating layer, Al powders accompanying the substrate (Inconel 617) and balls with different ball size and ball-to-powder weight ratio were placed and then ball milling was done for 5, 10, 15, and 20 h. During the mechanical milling process, due to the cold welding between powder particles and surface of substrate, coating layer was formed. . To form the intermetallic compositions, all samples were annealed at 550 °C for 120 min. In additions, to optimize of thickness and coating hardness the ball-to-powder weight ratio, milling duration, and ball size as effective parameters were investigated. The microstructure studies of samples was investigated by using of scanning electron microscopy (SEM).The results showed that the formation of Ni-Al intermetallic coatings on nickel-based superalloy (Inconel 617) have been formed. Also, the best coating was formed in milling duration of 15 h and ball to powder weight ratio of 10:1 and mixing ball 8, 12, and 16 mm diameter. Also, the maximum hardness of the formed coatings reached 1270 HV for sample ball milled for 15 hr.