مطالعه رفتار سایشی پوشش‌های کامپوزیتی آلومینا-تیتانیا پاشش پلاسمایی شده

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 2، دوره 26، شماره 2 - شماره پیاپی 12، شهریور 1394، صفحه 37-50   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v26i2.30569

نویسندگان

محمد غیرتی^{* 1}؛ محمد حسین فتحی²؛ علیرضا احمدی³

¹تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته

²دانشگاه صنعتی اصفهان

³دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته

چکیده

سایش و فرسایش، عامل انهدام بسیاری از قطعات صنعتی است. پوشش‌های سرامیکی تهیه شده به‌روش پاشش پلاسمایی، اغلب باعث بهبود عمل‌کرد سایشی و فرسایشی قطعات صنعتی می‌شود. در این پژوهش، تلاش شد تا با طرّاحی و ایجاد پوشش ماده‌ی مرکب آلومینا- تیتانیا به‌روش پاشش پلاسمایی در شرایط متفاوتی از توان ورودی پلاسما، مُرفولوژی، ریزسختی و چقرمگی پوشش‌ و رفتار فرسایشی محصول مطالعه شود. مشخّصه‌یابی و ارزیابی پوشش به‌کمک پراش پرتوی ایکس و میکروسکُپ الکترونی روبشی انجام شد. خواص کش‌سانی پوشش با ارزیابی میزان تخلخل و میزان فاز آلومینای گاما در ساختار پوشش بررسی شد. افزون بر این، آزمون سختی‌سنجی ویکرز برای اندازه‌گیری ریزسختی پوشش انجام شد. نتایج نشان دادند که خواص کش‌سانی بیش‌ترین تأثیر را بر عمل‌کرد فرسایشی پوشش دارند. برای توان ورودی 28 کیلووات، افزایش ریزسختی و بهبود خواص کش‌سانی پوشش به‌صورت همزمان ملاحظه شد.

کلیدواژه‌ها

عمل‌کرد فرسایشی؛ پاشش پلاسمایی؛ آلومینا- تیتانیا؛ ریزساختار؛ خواص کش‌سانی

مراجع

1. Li, C.-J., Yang, G.-J. andOhmori, A., ''Relationship between particle erosion and lamellar microstructure for plasma-sprayed alumina coatings'', Wear, Vol. 260, pp. 1166-1172(2006).

2. Psyllaki, P.P., Jeandin, M. and Pantelis, D.I., ''Microstructure and wear mechanisms of thermal-sprayed alumina coatings'', Materials Letters, Vol. 47, pp. 77-82, (2001).

3. Santa, J.F., Baena, J.C. andToro, A., ''Slurry erosion of thermal spray coatings and stainless steels for hydraulic machinery'', Wear, Vol. 263, pp. 258-264,( 2007).

4. Fauchais, P., ''Understanding plasma spraying'', Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 37,pp. 86-110, (2004).

5. Pawlowski, L., ''The science and engineeringof thermal spray coatings'', John Wiley & Sons, (2008).

6. Rico, A., Poza, P. andRodriguez, J., ''High temperature tribological behavior of nanostructured and conventional plasma sprayed alumina-titania coatings'', Vacuum, Vol. 88, pp. 149-154, (2013).

7. Rico, A., Garrido, M.A., Otero, E. andRodriguez J., ''An energetic approach to the wear behaviour of plasma-sprayed alumina–13% titania coatings'', Acta Materialia, Vol. 58, pp. 5858-5870, (2010).

8. Bhandari, S., Singh, H., Kansal, H. andRastogi, V., ''Slurry Erosion Behaviour of Detonation Gun Spray Al2O3 and Al2O3–13TiO2-Coated CF8M Steel Under Hydro Accelerated Conditions'', Tribology Letters, Vol. 45, pp. 319-331, (2012).

9. Osorio, J.D., Maya, D., Barrios, A.C., Lopera, A., Jimenez, F., Meza, J.M., and et al., ''Correlations Between Microstructure and Mechanical Properties of Air Plasma-Sprayed Thermal Barrier Coatings Exposed to a High Temperature'', Journal of the American Ceramic Society, Vol. 96, pp. 3901-3907, (2013).

10. Vijayakumar, K., Sharma, A.K., Mayuram, M.M. andKrishnamurthy, R., ''Response of plasma-sprayed alumina–titania ceramic composite to high-frequency impact loading'', Materials Letters, Vol. 54, pp. 403-413, (2002).

11. Song, E.P., Ahn, J., Lee, S. and Kim, N.J., ''Effects of critical plasma spray parameter and spray distance on wear resistance of Al2O3–8 wt.%TiO2 coatings plasma-sprayed with nanopowders'', Surface and Coatings Technology, Vol. 202, pp. 3625-3632, (2008).

12. Rico, A., Rodriguez, J., Otero, E., Zeng, P. and Rainforth, W.M., ''Wear behaviour of nanostructured alumina–titania coatings deposited by atmospheric plasma spray'', Wear, Vol. 267, pp. 1191-1197, (2009).

13. Hashemi, S.M., Enayati, M.H. and Fathi, M.H., ''Plasma Spray Coatings of Ni-Al-SiC Composite'', Journal of Thermal Spray Technology, Vol. 18, pp. 284-291,( 2009).

14. Enayati, M.H., Fathi, M.H. andZomorodian A., ''Characterisation and corrosion properties of novel hydroxyapatite niobium plasma sprayed coating'', Surface Engineering, Vol. 25, pp. 338-342, (2009).

15. غیرتی م، فتحی م. ح.، احمدی ع.ر.، "بررسی اثر جریان ورودی پلاسما بر مورفولوژی پوشش کامپوزیتی آلومینا-تیتانیا تولیدی به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری"، چهاردهمین سمینار ملی مهندسی سطح، دانشگاه صنعتی اصفهان، (1392).

16. Lima, R.S., Kucuk, A. and Berndt C.C., ''Bimodal distribution of mechanical properties on plasma sprayed nanostructured partially stabilized zirconia'', Materials Science and Engineering: A, Vol. 327, pp. 224-232, (2002).

17. Yin, Z., Tao, S., Zhou, X. andDing, C., ''Particle in-flight behavior and its influence on the microstructure and mechanical properties of plasma-sprayed Al2O3 coatings'', Journal of the European Ceramic Society, Vol. 28, pp. 1143-1148, (2008).

18. Venkataraman, R. andKrishnamurthy, R., ''Evaluation of fracture toughness of as plasma sprayed alumina–13 wt.% titania coatings by micro-indentation techniques'', Journal of the EuropeanCeramic Society, Vol. 26, pp. 3075-3081, (2006).

19. Mostaghimi J. and Chandra S., ''Heat Transfer in Plasma Spray Coating Processes'', Advances in Heat Transfer, Vol. 40, pp. 143-204, (2007).

20. Fauchais, P., Rat, V., Delbos, C., Coudert, J.F., Chartier, T. andBianchi, L., ''Understanding of suspension DC plasma spraying of finely structured coatings for SOFC, Plasma Science'', IEEE Transactions on, Vol. 33, pp. 920-930, (2005).

21. Yugeswaran, S., Selvarajan, V., Vijay, M., Ananthapadmanabhan, P.V. andSreekumar, K.P., ''Influence of critical plasma spraying parameter (CPSP) on plasma sprayed Alumina–Titania composite coatings'', Ceramics International, Vol. 36, pp. 141-149, (2010).

22. Venkataraman, R., Pabla Singh, S., Venkataraman, B., Das, D.K., Pathak, L.C., Ghosh Chowdhury S. and et al., ''A scanning electron microscopic study to observe the changes in the growth morphology of the α phased Alumina–13 wt.% titania coatings during plasma spraying'', Surface and Coatings Technology, Vol. 202, pp. 5074-5083, (2008).

23. Lv, H., Zhao, W., An, Q., Nie, P., Wang, J. andChu, P.K., ''Nanomechanical properties and microstructure of ZrO2/Al2O3 plasma sprayed coatings'', Materials Science and Engineering: A, Vol. 518, pp. 185-189, (2009).

24. Singh, V.P., Sil A. and Jayaganthan R., ''A study on sliding and erosive wear behaviour of atmospheric plasma sprayed conventional and nanostructured aluminacoatings'', Materials & Design, Vol. 32, pp. 584-591, (2011).

25. Fang, J.C., Xu, W.J., Zhao, Z.Y. andZeng, H.P.,''In-flight behaviors of ZrO2 particle in plasma spraying'', Surface and Coatings Technology, Vol. 201, pp. 5671-5675, (2007).

26. Nakamura,T.,Qian, G. andBerndt, C.C.,''Effects of Pores on Mechanical Properties of Plasma-Sprayed Ceramic Coatings'', Journal of the American Ceramic Society, Vol. 83, pp. 578-58, (2004).

27. Hawthorne, H.M., Arsenault, B., Immarigeon,J.P., Legoux, J.G. and Parameswaran,V.R., ''Comparison of slurry and dry erosion behaviour of some HVOF thermal sprayed coatings'', Wear, Vol. 229-225, pp. 825-83, (1999).