به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

zia valefi

  • سعید تقی رمضانی*، ضیاء والفی

    هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی عملکرد تشکیل ترک های عمودی در راستای ضخامت پوشش YSZ-40%wtAl2O3 روی YSZ و بهبود مقاومت به اکسیداسیون و شوک حرارتی پوشش های سد حرارتی با فرایند پاشش پلاسمایی اتمسفری می باشد. در این تحقیق ابتدا پودر YSZ-40%wtAl2O3 با استفاده از فرایند هم رسوبی سنتز و سپس با فرایند پاشش پلاسمایی اتمسفری روی YSZ اعمال شد. آزمون اکسیداسیون دما بالا در دمای C 1100 و آزمون شوک حرارتی در دمای C 1000 انجام گرفتند. مشخصه های ساختاری و فازی پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و پراش سنجی پرتو X (XRD) بررسی شدند. مقایسه ی ساختاری نمونه ها نشان دادند که استفاده از ترکیب یوتکتیک YSZ-40%wtAl2O3 به دلیل کاهش دمای ذوب ترکیب و افزایش ذوب شوندگی که تماس مناسب بین اسپلت ها را به همراه دارد. این پوشش افزایش 6/18 درصدی مقاومت به اکسیداسیون را نسبت به TBC معمولی نشان داد. همچنین یافته ها نشان دادند که تجزیه پیش ماده پیرولیزنشده در ساختار پوشش YSZ-40%wtAl2O3 منجر به ایجاد ترک های عمودی در ساختار پوشش می شود که با افزایش زمان اکسیداسیون تعداد ترک های عمودی با فاصله ی مشخص در ساختار پوشش نیز افزایش خواهد یافت. همچنین قابلیت مناسب ترک های عمودی ایجاد شده در پوشش YSZ-40%wtAl2O3، از نظر تحمل تنش ها، توانایی پوشش جهت آزادسازی تنش ها در حین سیکل های حرارتی را افزایش داده و در نهایت به افزایش دوام پوشش منجر می شود.

    کلید واژگان: سد نفوذی, YSZ-Al2o3, ترک عمودی, اکسیداسیون دما بالا, شوک حرارتی
    Saeid Taghi-Ramezani*, Zia Valefi

    The purpose of this research is to investigate the performance of vertical cracks along the thickness of YSZ-40%wtAl2O3 coating and to improve the resistance to oxidation and thermal shock of thermal barrier coatings by creating a layer of YSZ-Al2O3 applied on the YSZ by atmospheric plasma spraying. In this research, YSZ-40%wtAl2O3 powder was synthesized using co-precipitation process and then applied on the YSZ by atmospheric plasma spraying process. High temperature oxidation test at 1100 ˚C and thermal shock test at 1000 ˚C were performed. The structural and phase characteristics of the coatings were investigated using optical microscope, field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and X-ray diffractometry (XRD). The structural comparison of the samples showed that the use of the YSZ-40%wtAl2O3 eutectic compound due to the decrease in the melting temperature of the compound and the increase in the melting which brings the proper contact between the splats. This coating showed 18.6% increase in oxidation resistance compared to conventional TBC. Also, the findings showed that the decomposition of the un-pyrolysed precursor in the coating structure of YSZ-40%wtAl2O3 leads to the creation of vertical cracks in the coating structure, which as the oxidation time increases, the number of vertical cracks with a certain distance in the coating structure will also increase. Also, the suitability of the vertical cracks created in the YSZ-40%wtAl2O3 coating, in terms of stress tolerance, increases the ability of the coating to release the stresses during thermal cycles and finally leads to increase in the durability of the coating.

    Keywords: Diffusion Barrier, YSZ-Al2o3, Vertical Crack, High Temperature Oxidation, Thermal Shock
  • پژمان زمانی مقدم*، ضیاء والفی، مسعود میرجانی

    در این تحقیق، از پودر کاربید سیلیسیم (SiC) با اندازه ذرات 30 تا 45 میکرومتر و مورفولوژی نامنظم، جهت پوشش دهی در حمام الکترولس نیکل استفاده شد. تاثیر پارامترهای خشن سازی سطح ذرات در محلول اسیدی و زمان فرآیند الکترولس بر یکنواختی و ضخامت پوشش Ni-P روی ذرات SiC مورد بررسی قرار گرفت. پودر کامپوزیتی SiC (Ni)-70vol.%Co توسط فرآیندهای پاشش سوخت اکسیژن سرعت بالا (HVOF) و پاشش پلاسمای اتمسفری (APS) روی زیرلایه هایی از جنس فولاد ساده کربنی پوشش دهی شد. پودر کامپوزیتی از مخلوط مکانیکی پودر کبالت با پودر کاربید سیلیسیم روکش شده SiC (Ni) به دست آمد. ریزساختار سطح مقطع و مورفولوژی ذرات پودر و پوشش های متناظر توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. نتایج نشان دادند که آماده سازی سطحی پودر SiC توسط خشن سازی ذرات با محلول HF/NaF و زمان الکترولس 5 دقیقه منجر به تشکیل روکش پیوسته و یکنواخت Ni-P با ضخامت 1 الی 3 میکرومتر روی ذرات SiC شد. روکش الکترولس نیکل طی پاشش حرارتی توسط HVOF به خوبی از ذرات SiC در برابر تجزیه و اکسیداسیون محافظت کرد و به عنوان یک حامل منجر به قرارگیری و توزیع SiC در پوشش کامپوزیتی SiC (Ni) -Co گردید. در فرآیند APS به دلیل دمای بسیار بالای جت پلاسما و تجزیه حرارتی، ذرات SiC در ریزساختار پوشش مشارکت بسیار کمی داشتند. میکرو سختی دو پوشش نامبرده به ترتیب 40 ± 570 و HV0.3 460± 30 اندازه گیری شد که این تفاوت ناشی از تاثیر توزیع چشمگیر SiC در پوشش HVOF بود.

    کلید واژگان: کاربید سیلسیم, Ni-P, پاشش حرارتی, HVOF, APS
    Pejman Zamani Moghadam *, Zia Valefi, Masoud Mirjani

    In this research, silicon carbide (SiC) powder with a particle size of 30 to 45 micrometers and an irregular morphology was used for coating in an electroless nickel bath. The effect of particle surface roughening parameters in an acidic solution and electroless process time on uniformity and thickness of Ni-P coating on the SiC particles was investigated. SiC(Ni)-70vol.%Co blended powder was coated on simple carbon steel substrates by high-velocity oxy-fuel (HVOF) and atmospheric plasma spraying (APS) processes. The composite powder was obtained from the mechanical blending of cobalt powder with coated silicon carbide SiC(Ni) powder. The microstructure and morphology of powder particles and corresponding coatings were investigated by scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the surface preparation of SiC powder by roughening the particles with HF/NaF solution and electroless time of 5 minutes led to the formation of a continuous and uniform Ni-P coating with a thickness of 1-3 micrometers on the SiC particles. Electroless nickel coating during thermal spraying by HVOF protected SiC particles against decomposition and oxidation and as a carrier led to the placement and distribution of SiC in SiC(Ni)-Co composite coating. In the APS process, due to the very high temperature of the plasma jet and thermal decomposition, SiC particles was insignificantly contributed to the coating microstructure. The micro-hardness of two mentioned coatings was measured as 570±40 and 460±30 HV0.3, respectively, and this difference was due to the effect of the significant distribution of SiC in the HVOF coating.

    Keywords: silicon carbide, Ni-P, Thermal spray, HVOF, APS
  • پژمان زمانی مقدم*، ضیاء والفی

    در این تحقیق، پودر CoNiCrAlY توسط فرایندهای پاشش حرارتی سوخت اکسیژن سرعت بالا (HVOF) و پاشش پلاسمایی فشار پایین (LPPS) روی زیرلایه هایی از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل IN738 پوشش دهی شدند. آزمایش اکسیداسیون دمای بالا در دمای 1050 و زمان 200 ساعت در کوره مافلی روی پوشش ها انجام شد. ریزساختار و ترکیب فازی پوشش ها قبل و بعد از آزمایش اکسیداسیون توسط SEM و XRD بررسی شدند. نتایج نشان دادند که میزان تخلخل (درصد حجمی) و زبری سطح (میکرومتر) برای پوشش HVOF به ترتیب 0.6 و 4.4 و برای پوشش LPPS به ترتیب 2 و 6.62 اندازه گیری شد. پوشش HVOF شامل دو فاز -CoNiCrγ و β-(Co,Ni)Al درحالی که پوشش LPPS متشکل از تک فاز -CoNiCrγ بود. ناپدید شدن فاز β در پوشش LPPS پس از پاشش ناشی از انحلال در جت پلاسما و عدم بازیابی آن در شرایط کوئنچ سریع و انجماد غیر تعادلی بود. این فاز پس از عملیات حرارتی بازیابی شد. ریزساختار پوشش LPPS به دلیل لایه نشانی در فشار پایین اکسیژن در محفظه خلا دارای اکسید بسیار کمتری نسبت به پوشش HVOF بود. پس از 200 ساعت آزمایش اکسیداسیون، میزان فاز β (به عنوان معیار مقاومت به اکسیداسیون) به طور کامل در پوشش LPPS مصرف شد درحالی که پوشش HVOF شامل رسوبات باقیمانده β بود. میانگین ضخامت لایه TGO برای پوشش HVOF و LPPS به ترتیب 0.3± 5.2 و 0.4± 7.1 میکرومتر محاسبه شد. حضور اکسیدهای پراکنده در ریزساختار، زبری پایین تر و ساختار متراکم تر پوشش HVOF به عنوان دلایل مقاومت به اکسیداسیون بالاتر آن نسبت به پوشش LPPS پیشنهاد شدند.

    کلید واژگان: پوشش Conicraly, HVOF, LPPS, پاشش حرارتی, اکسیداسیون دمای بالا.
    Pejman Zamani Moghaddam *, Zia Valefi

    In this research, CoNiCrAlY powder was deposited by high-velocity oxy-fuel (HVOF) and low-pressure plasma spraying (LPPS) processes on IN738 nickel-based superalloy substrates. The high-temperature oxidation test was performed on the coatings at a temperature of 1050 ̊C and a time of 200 hours in a muffle furnace. The microstructure and phase composition of the coatings were investigated by SEM and XRD before and after the oxidation test. The porosity (volume percentage) and surface roughness (micrometer) were measured for HVOF coating as 0.6 and 4.4, and for LPPS coating as 2 and 6.62, respectively. The HVOF coating consisted of γ-CoNiCr and β-(Co,Ni)Al, while the LPPS coating included a single phase γ-CoNiCr. The disappearance of the β phase in the LPPS coating after spraying was due to dissolution in the plasma jet and its non-recovery in the conditions of rapid quenching and non-equilibrium solidification. This phase was recovered after heat treatment. The microstructure of the LPPS coating had much less oxide than the HVOF coating due to depositing at low oxygen pressure in the vacuum chamber. After 200 hours of oxidation test, the amount of β phase (as an oxidation resistance criterion) was completely consumed in the LPPS coating, while the HVOF coating contained the retained β deposits. The average thickness of TGO layer for HVOF and LPPS coatings was 5.2 and 7.1 μm, respectively. The dispersed oxides in the microstructure, lower roughness and denser structure of HVOF coating were reasons for the higher oxidation resistance of HVOF coating than LPPS.

    Keywords: Conicraly Coating, HVOF, LPPS, Thermal Spray, High-Temperature Oxidation
  • پژمان زمانی مقدم*، ضیاء والفی

    در این تحقیق، پودر خالص CoNiCrAlY و کامپوزیتی CoNiCrAlY-2, 4 wt%Al2O3 توسط فرایند HVOF روی زیرلایه هایی از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل IN738 پوشش دهی شدند. پودرهای کامپوزیتی با استفاده از روش محلولی برپایه آب و چسب پلی وینل الکل به منظور توزیع نانوذرات اکسید روی ذرات میکرونی CoNiCrAlY تولید شدند. آزمایش اکسیداسیون در دمای °C1050 و زمان های 50، 100، 150 و 200 ساعت در هوای ساکن روی پوشش ها انجام شد. ریزساختار و ترکیب فازی پوشش ها قبل و بعد از آزمایش اکسیداسیون توسط SEM و XRD بررسی شدند. نتایج نشان دادند که نانوذرات با توزیع نسبتا یکتواخت در اطراف پودرها و ریزساختار پوشش های متناظر حضور داشتند. میزان تخلخل و زبری سطح پوشش های خالص و کامپوزیتی (2 و 4 درصد وزنی) به ترتیب 6/0، 1 و 7/2 درصد حجمی و 4/4، 8/4 و 1/7 میکرومتر اندازه گیری شدند. پس از 200 ساعت آزمایش اکسیداسیون، ضخامت لایه اکسیدی برای پوشش های خالص و کامپوزیتی (2 و 4 درصد وزنی) به ترتیب 2/5، 3/4 و 9/5 میکرومتر اندازه گیری شد. پوشش CoNiCrAlY حاوی 2 درصد وزنی Al2O3 به دلیل ایجاد موانع نفوذ توسط نانوذرات بهترین مقاومت به اکسیداسیون را نشان داد. درحالیکه پوشش کامپوزیتی حاوی 4 درصد وزنی Al2O3 دارای کمترین مقاومت به اکسیداسیون بود که ناشی از مورفولوژی سطح زبر و وقوع اکسیداسیون داخلی در آن بود.

    کلید واژگان: اکسید آلومینیوم, پوشش MCrAlY, HVOF, اکسیداسیون, ریزساختار
    Pejman Zamani Moghadam*, Zia Valefi

    In this research, pure CoNiCrAlY and composite CoNiCrAlY-2, 4 wt% Al2O3 powders were deposited by the HVOF process on IN738 nickel-based superalloy substrates. Composite powders were produced using a water-based solution method and polyvinyl alcohol adhesive to distribute oxide nanoparticles on CoNiCrAlY microparticles. An oxidation test was performed on the coatings at 1050°C and 50, 100, 150, and 200 hours in the stationary air. The microstructure and phase composition of the coatings were investigated by SEM and XRD before and after the oxidation test. The results showed that nanoparticles are present with relatively uniform distribution around the powders and the microstructure of the corresponding coatings. Porosity and surface roughness of pure and composite coatings (2, 4 wt%) were measured as 0.6, 1, and 2.7 vol.% and 4.4, 4.8, and 7.1 µm, respectively. After 200 hours of oxidation test, the thickness of the oxide layer formed on pure and composite coatings (2, 4 wt%) was measured as 5.2, 4.3, and 5.9 micrometers, respectively. CoNiCrAlY coating containing 2 wt% of Al2O3 showed the best resistance to oxidation due to the creation of diffusion barriers by nanoparticles. In contrast, the composite coating containing 4 wt% of Al2O3 had the weakest resistance to oxidation, which was caused by the rough surface morphology and the occurrence of internal oxidation in it.

    Keywords: Aluminum Oxide, MCrAlY Coating, HVOF, Oxidation, Microstructure, Phase composition
  • اکبر اسحاقی*، ضیاء والفی، ناصر احسانی

    در این تحقیق پوشش ZrC با روش پاشش پلاسمایی با غلاف جامد و گازهای محافظ (SSPS) با تزریق گاز محافظ داخلی Ar و H2 با نرخ متفاوت بر روی زیر لایه گرافیتی (دارای پوشش SiC) اعمال شد و کیفیت ریز ساختار پوشش های اعمال شده با مقایسه با پوشش پلاسمایی مرسوم (APS) مورد بررسی قرار گرفتند. ابتدا اثر نرخ و نوع گازهای تزریق شده بر ریزساختار پوشش با مطالعه مورفولوژی ذرات در آزمون پاشش تک عبور بررسی شدند و همچنین ریزساختار و فازهای موجود در پوشش ها به همراه درصد تخلخل و مقدار اکسید آن ها ارزیابی گردیدند. با مقایسه تصاویر سطح و سطح مقطع پوشش ها، نتایج نشان می دهند پوشش اعمالی با روش SSPS و با تزریق گاز هیدروژن داخلی با نرخ l/min 20 به درون غلاف، میزان ذرات ذوب شده /اسپلت ها و پهن شدگی آنها در این پوشش افزایش و مقدار تخلخل موجود در ریزساختار آن بیش از50% نسبت به پوشش APS کاهش داشته است. سوختن هیدروژن با اکسیژن وارد شده به جت موجب مصرف اکسیژن و کاهش مقدار آن و تشکیل مقدار اکسید (50%) کمتر در پوشش و همچنین افزایش گرما و دمای اطراف جت پلاسما و افزایش میزان ذرات ذوب شده در پوشش ZrC-SSPS شده است.

    کلید واژگان: پاشش پلاسمایی, غلاف جامد و گاز محافظ, پوشش ZrC
    Akbar Eshaghi, Zia Valefi, Naser Ehsani

    In this study, the effect of injection of argon and hydrogen shielding gases on the properties of ZrC coatings, applied by solid shield plasma spraying (SSPS) and comparison with APS method were investigated. The effect of type and rate of injected gases on the microstructure of the coating were investigated by studying the morphology of the particles in the Single-line scan-spray. Also, the microstructure and phases of the coatings along with their porosity and oxide content were evaluated. The results show that the coating applied by SSPS method and injection of internal hydrogen gas at a rate of 20 l/min leads to an increase in the amount of splats in the coating and a decrease of more than 50% in the amount of oxides and porosity in the microstructure compared to APS coating. The H2 gas is injected to solid shield burns with O2 that caused a reduction in the amount of oxides in SSPS coatings and increase the heat and temperature around the plasma jet and increase the amount of molten particles in the coatings.

    Keywords: Plasma spray, Solid shield, Shrouded gas, ZrC coating
  • سعید تقی رمضانی*، ضیاء والفی
    فرآیندهای پاشش حرارتی محلول پیش ماده (SPTS) روشی مناسب جهت تولید پوشش های با ساختار نانو هستند. به واسطه ی عدم رخداد کامل واکنش هایی نظیر تبخیر حلال و پیرولیز پیش ماده، دستیابی به پوشش های با خواص کنترل شده در یک نرخ رسوب دهی رضایت بخش کماکان به عنوان یک چالش مهم در این فرآیندها مطرح است که نیاز به کنترل دقیق پارامترهای پاشش دارد. در این تحقیق، به منظور بررسی تاثیر پارامترهای پاشش شعله ای سرعت بالای محلول پیش ماده از جمله مقدار سوخت و اکسیژن، فاصله پاشش و نرخ تزریق محلول از آزمون پاشش تک اسکن بر روی زیرلایه های شیشه ای استفاده شد. مورفولوژی اسپلت های تشکیل شده و مشخصه های ساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) بررسی شد. مقایسه ی ساختاری در آزمون پاشش تک اسکن که در دو نسبت سوخت به اکسیژن انجام شد، نشان داد که در پارامتر شعله با فشار اکسیژن bar 6 و سوخت bar 3 در نرخ تزریق محلول پیش مادهcm3/min  20 و فاصله پاششcm  5 به عنوان پارامتر بهینه انتخاب شد. در این پارامتر به دلیل پایین بودن نرخ تزریق محلول و انتقال گرمای بیشتر به ازای هر قطره محلول پیش ماده و تکمیل فرآیندهایی که در نتیجه آن ذوب و کریستالی شدن اتفاق می افتد، تعداد اسپلت ها افزایش یافت. همچنین ارزیابی پاشش تک اسکن در شعله با فشار اکسیژن bar 8 و سوخت bar 4 و فاصله پاششcm  5 نشان داد که نرخ تزریق محلول پیش مادهcm3/min  40 به دلیل افزایش تعداد اسپلت های ریز و به واسطه ی بهبود راندمان پوشش دهی مناسب تر خواهد بود.
    کلید واژگان: پاشش شعله ای سرعت بالا, پاشش تک اسکن, نیترات آلومینیوم, محلول پیش ماده, آلومینا
    Saeid Taghi-Ramezani *, Zia Valefi
    Solution precursor thermal Spraying (SPTS) processes are suitable methods for producing nano-structured coatings. Due to the uncompleted reactions such as solvent evaporation and pyrolysis of the precursor, achieving coatings with controlled properties at a satisfactory precipitation rate remains an important challenge in these processes that needs to precise control of spray parameters. In this study, in order to investigate the effect of Solution precursor high velocity flame spraying parameters such as fuel and oxygen content, spraying distance and solution injection rate, single-scan spraying test was performed on glass substrates. The morphology of the formed splats and their structural characteristics were investigated using Scanning Electron Microscope (SEM). Structural comparison in the single-scan spraying test performed in two ratios of fuel to oxygen, showed that in the flame parameter with oxygen pressure of 6 bar and fuel 3 bar at the injection rate of Solution precursor 20 cm3/min and spray distance of 5 cm was selected as the optimal parameter. In this parameter, due to the low injection rate of the solution and higher heat transfer per drop of the solution precursor and completion of processes that resulting in melting and crystallization, the number of splats increased. Also, evaluation of single-scan spraying in the flame with oxygen pressure of 8 bar and fuel bar of 4 bar and spray distance of 5 cm showed that the injection rate of 40 cm3/min solution precursor would be more appropriate due to increasing the number of fine splats and improving coating efficiency.
    Keywords: High Velocity Flame Spraying Single, Scan Spraying Aluminum Nitrate Solution Precursor Alumina
  • بهزاد قاسمی*، ضیاء والفی، سعید تقی رمضانی
    در این پژوهش خواص پوشش اعمال شده توسط فرایند پاشش پلاسمایی معمولی و با دوش گاز خنثی بررسی و مقایسه شد، بدین صورت که قطعه دوش به تفنگ پلاسما الحاق گردید تا با خروج گاز خنثی نیتروژن از دوش، جت پلاسما را در برابر ورود اکسیژن اتمسفر حفاظت نماید. مشخصه یابی ریزساختاری پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف سنج پراش انرژی انجام شد. سختی پوشش ها نیز به روش ویکرز و تحت نیروی 30 گرم اندازه گیری شد. آزمون های اکسیداسیون هم دما و شوک حرارتی به ترتیب در دماهای 1000 و ºC 950 انجام گرفتند. نتایج حاصل بعد از پاشش نشان می دهند که استفاده از گاز محافظ نیتروژن مفید بوده و پوشش حاصل با استفاده از دوش نیتروژن دارای اکسید و تخلخل کمتر (میزان 5 درصد) و ساختار همگن تری است. نتایج مربوط به اکسیداسیون هم دما نشان داد سرعت رشد لایه TGO در نمونه پاشش شده با دوش نیتروژن کمتر است. آزمون شوک حرارتی نشان داد که نمونه پاشش شده با دوش نیتروژن به واسطه رشد لایه لایه و منظم TGO و همچنین میزان اکسید و تخلخل کمتر نسبت به نمونه پاشش شده بدون دوش نیتروژن، از مقاومت بیشتری برخوردار است. همچنین ریزسختی پوشش پاشش شده بدون دوش نیتروژن میزان 35 ویکرز بیشتر از پوشش ایجادشده با دوش نیتروژن است.
    کلید واژگان: پوشش تک لایه CoNiCrAlY, پاشش پلاسمایی اتمسفری, پاشش پلاسمایی با دوش گاز خنثی, اکسیداسیون هم دما, شوک حرارتی
    Behzad Ghasemi *, Zia Valefi, Saeid Taghi-Ramezani
    In this research, the properties of the coating applied by conventional plasma spray and with inert gas shroud has been studied and compared, in the way that nozzle like part attached to plasma gun in order to protect the plasma jet by exiting nitrogen from the nozzle. The Microstructural characterization of the coatings was performed by optical microscope and scanning electron microscope equipped with energy dispersive spectroscope. Hardness of coatings is also measured by Vickers method under the applied load of 30 gram-force. Isothermal oxidation and thermal shock tests are done at 1000 and 950ºC respectively. Post-spray results show that the use of nitrogen gas shroud is useful and coating achieved by nitrogen shroud has less oxide and porosity and has more homogeneous structure. Results from isothermal oxidation show that TGO layer growth rate in the specimen sprayed by nitrogen shroud is less. Thermal shock test shows that the specimen sprayed by nitrogen shroud has more resistance against thermal shock due to layer by layer and regular growth of TGO and having less oxide and porosity in comparison with the same specimen sprayed without nitrogen shroud. Also, the microhardness of sprayed coating without nitrogen shroud was 35 Vikers more than the applied coating with nitrogen shroud.
    Keywords: CoNiCrAlY Single, Layer Coating Atmospheric Plasma Spray Plasma Spray With Inert Gas Shroud Isothermal Oxidation Thermal Shock
  • اکبر اسحاقی، ضیاء والفی*، ناصر احسانی
    در این تحقیق، پوشش کاربید زیرکونیم (ZrC) با روش های پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) و پاشش پلاسمایی با غلاف جامد و گاز محافظ (SSPS) روی زیر لایه ی گرافیتی (دارای پوشش SiC) اعمال شد. ریزساختار پوشش های اعمال شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش اشعه ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفت. آزمون رفتگی پوشش ها با استفاده از شعله مافوق صوت و به مدت زمان 60 ثانیه روی پوشش ها انجام شد. نتایج آزمون رفتگی نشان می دهند که اعمال پوشش ZrC موجب بهبود مقاومت به رفتگی گرافیت شده است. نرخ های جرمی و خطی رفتگی پوشش ZrC اعمال شده با روش APS به ترتیب g.s-13-10× 22 و mm.s-13-10×7/3 و برای روش SSPS به ترتیب g.s-13-10× 14 و mm.s-13-10×2/2 حاصل گردید. دلیل مقاومت به رفتگی مناسب این پوشش ها علاوه بر بالا بودن دمای ذوب و استحکام بالای پوشش ZrC، تشکیل اکسیدهای ZrO2 و SiO2 در حین آزمون رفتگی می باشد. تشکیل لایه های اکسیدی مانع تماس مستقیم شعله داغ با سطح زیر لایه و موجب کاهش ورود اکسیژن به زیر لایه می شود. همچنین به دلیل کیفیت بالاتر پوشش های ZrC اعمال شده با روش SSPS در مقایسه با روش APS و عیوب کمتر این پوشش ها از جمله حفره و ریزترک ها،ZrO2 تشکیل شده در حین آزمون رفتگی نیز پایدارتر و مقاومت به رفتگی آن بالاتر است.
    کلید واژگان: گرافیت, پاشش پلاسمایی با غلاف جامد, گاز محافظ (SSPS) پوشش ZrC, مقاومت به رفتگی
    Akbar Eshaghi, Zia Valefi *, Naser Ehsani
    In this paper ZrC coating was prepared on SiC coated graphite as a substrate by atmospheric plasma spray (APS) and solid shielding/ shrouded plasma spray (SSPS) methods. Microstructure observation and phase identification of the coatings were performed by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The ablation behavior of the coating was evaluated under supersonic flame for 60s. The results showed that the ZrC coating enhance the ablation resistance of SiC coated graphite remarkably. The results of ablation test revealed that the linear and mass ablation rates of the ZrC coating applied by APS method were 3.7×10-3 mm.s-1 and 22×10-3 g.s-1, while those for SSPS coating were 2.2×10-3 mm.s-1 and 14×10-3 g.s-1, respectively. The excellent ablation resistance is attributed to the formation of continuous zirconia (ZrO2) layer on the surface during the oxidation of the ZrC coating. Moreover, the SPS-ZrC coated sample with lowest pores and cracks have better ablation resistance during the ablation test and can protected the graphite substrate against ablation sufficiently.
    Keywords: Graphite, Solid Shielding Shrouded Plasma Spray, ZrC Coating, Ablation Resistance
  • سعید تقی رمضانی*، ضیاء والفی، ناصر احسانی، مسعود میرجانی

    در این تحقیق ابتدا پودر آلومینای آمورف با استفاده از فرآیند هم رسوبی سنتز شد، سپس پوشش های YSZ/Al2O3 در دو حالت نانوآلومینای پیرولیز نشده و کریستالی با فرآیند پاشش پلاسمایی اعمال شدند. آزمون های اکسیداسیون دما بالا و شوک حرارتی در دمای C 1100 انجام گرفتند. مشخصه های ساختاری و فازی پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترون روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و پراش سنجی اشعه ی ایکس (XRD) بررسی شدند. مقایسه ی ساختاری نمونه ها نشان داد که استفاده از پودر نانوآلومینا کریستالی در کامپوزیت لایه ای YSZ/Alumina، سبب افزایش خواص حرارتی پوشش ها می شود. خواص اکسیداسیون دمای بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی پوشش های YSZ/Al2O3 با نانوآلومینای پیرولیز نشده و پوشش های با ترکیب مشابه با نانوآلومینای کریستالی که با پاشش پلاسمایی ایجاد شدند مورد بررسی قرار گرفتند. یافته ها نشان دادند که استفاده از پودر نانوآلومینای پیرولیز نشده در کامپوزیت لایه ای YSZ/Al2O3 منجر به افزایش تخلخل و حفرات انقباضی در پوشش می شود که سبب افزایش نفوذ مولکول های اکسیژن شده که در جهت افزایش ضخامت لایه TGO عمل می کند. همچنین تراکم بالا و تماس مناسب بین اسپلت های حاصل از پودر نانوآلومینای کریستالی مقاومت بالاتری را در برابر سیکل های حرارتی نتیجه می دهد.

    کلید واژگان: پوشش سپر حرارتی, پیرولیز پیش ماده, سدنفوذی آلومینا, اکسیداسیون دما بالا, شوک حرارتی
    Saeid Taghi Ramezani *, Zia Valefi, Naser Ehsani, Masud Mirjani

    In this research, firstly amorphous Alumina powder was produced by co-precipitation method. Then YSZ/Al2O3 coatings were applied by plasma spraying process in two types of pyrolyzed and crystalline nano-alumina. High temperature oxidation and thermal shock resistance test were done at 1100˚C. Microstructure and phase analysis of coatings were studied by optical and electron microscopes and XRD method. Comparison of the microstructure of coatings showed that the use of crystalline nano-alumina powder in the YSZ/Alumina layer composite upgrades the thermal properties. High temperature oxidation and thermal shock resistance of plasma sprayed YSZ/Al2O3 with un-pyrolysed nano-alumina and coatings with same composition with crystalline nano-alumina to created by plasma spraying were studied. Findings showed that the use of un-pyrolyzed nano-alumina powder in YSZ/Al2O3 layer composite resulted in increased porosity and shrinkage cavities in the coating, which increased the diffusion of O2 that causes the TGO growth rate. Also, high density and proper contact between the splats made of crystalline nano-alumina powder results in higher resistance of thermal cycles.

    Keywords: thermal barrier coating, Precursor Pyrolysing Alumina Diffusion Barrier High Temperature Oxidation Thermal Shock
  • رضا سحرخیز، ضیاء والفی*، مسعود میرجانی، سعید تقی رمضانی

    در پژوهش حاضر، پودر NiCrAlY روی زیرلایه فولادی و Hastelloy X با فرایند پاشش پلاسمایی تحت حفاظت غلاف جامد (SSPS) اعمال شده و مقاومت در برابر اکسیداسیون پوشش های حاصل با پوشش های ایجاد شده با فرایند پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل با میکروسکوپ نوری (OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفتند. به منظور بررسی تاثیر غلاف جامد محافظ بر خواص پوشش های فلزی، پارامترهای گاز محافظ در غلاف جامد همچون نوع گاز محافظ (Ar، H 2)، نحوه تزریق گاز محافظ (داخلی، خارجی و یا به طور هم زمان) و نرخ سیلان گاز محافظ مورد بررسی قرار گرفتند. به هنگام استفاده از گاز محافظ دمای جت پلاسما افزایش قابل توجهی داشت. نتایج آزمون اکسیداسیون عملکرد مناسب پوشش NiCrAlY تحت حفاظت گاز محافظ داخلی آرگون با نرخ سیلان 75 لیتر بر دقیقه را نشان دادند که توانسته حین پاشش، حفاظت از شعله پلاسما را به بهترین نحو انجام دهد و کاهش 8 درصدی اکسید و تخلخل را نتیجه دهد. همچنین کمترین میزان ضخامت لایه اکسید رشد یافته حرارتی (TGO) نیز بعد از 200 ساعت برای این نمونه به دست آمد که بیانگر عملکرد بهتر آن در حفظ عنصر آلومینیوم برای تشکیل مداوم لایه Al2O3 حین اکسیداسیون دما بالا است.

    کلید واژگان: پاشش پلاسمایی اتسفری (APS), پاشش پلاسمایی با غلاف جامد محافظ (SSPS), NiCrAlY, گاز محافظ, اکسیداسیون, لایه اکسید رشد یافته حرارتی (TGO)
    Reza Saharkhiz, Zia Valefi *, Masoud Mirjani, Saied Taghi-Ramezani

    In this research, NiCrAlY powder was applied on steel, and Hastelloy X substrates with solid shielding shrouded plasma spray (SSPS) process and compared with atmospheric plasma spraying (APS). The high-temperature oxidation test was also performed on the coatings, and the microstructure of coatings was studied by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). To investigate the influence of the SSPS process on the properties of metallic coatings, variable parameters; such as type of shroud gas (Ar, H2), the gas injection method (internal, external or simultaneous) and the flow rate of that, were examined. During the use of shroud gas, the temperature of the plasma jet has increased significantly. The oxidation test results showed the proper performance of NiCrAlY coating under the protection of argon internal shroud gas with a flow rate of 75SLPM, which was able to perform the best plasma flame protection during spraying. It can lead to a reduction in oxide and porosity of coating up to 8%. Also, the lowest thermally grown oxide (TGO) thickness was obtained for this sample after 200 hours of oxidation, indicating its excellent performance in maintaining the Al for the formation of the continuous α-Al2O3 layer during high-temperature oxidation.

    Keywords: Atmospheric plasma spray (APS), Solid shielding shrouded plasma spray (SSPS), NiCrAlY, Shroud gas, Oxidation, TGO
  • سعید تقی رمضانی، ضیاء والفی*، ناصر احسانی

    در این تحقیق ابتدا پوشش سپرحرارتی NiCrAlY/YSZ با روش پاشش پلاسمایی اعمال و سپس یک لایه سد نفوذی آلومینا با دو فرایند پاشش پلاسمایی محلول پیش ماده و پاشش شعله ای محلول پیش ماده بر روی YSZ لایه نشانی شد. آزمون های اکسیداسیون دما بالا و شوک حرارتی در دمای C 1100 انجام گرفتند. مشخصه های ساختاری پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) بررسی شدند. مقایسه ی ساختاری نمونه ها نشان داد که اعمال پوشش آلومینا با فرایند پاشش شعله ای محلول پیش ماده سبب افزایش خواص حرارتی پوشش ها می شود. خواص اکسیداسیون دمای بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی پوشش های YSZ/Al2O3 با آلومینای ایجادشده به روش پاشش حرارتی محلول پیش ماده با ترکیب مشابه مورد بررسی قرار گرفت. یافته ها نشان دادند که اعمال آلومینا به روش پاشش شعله ای محلول پیش ماده منجر به افزایش مقدار اسپلت های تشکیل شده می شود که تماس مناسب بین اسپلت ها، سبب کاهش نفوذ مولکول های اکسیژن می شود که در جهت کاهش ضخامت لایه TGO و همچنین افزایش مقاومت در برابر شوک حرارتی عمل می کند.

    کلید واژگان: پوشش سپرحرارتی, سد نفوذی آلومینا, پاشش حرارتی محلول پیش ماده, اکسیداسیون دما بالا, شوک حرارتی
    Saeid Taghi Ramezani, Zia Valefi *, Naser Ehsani

    In this research, a double layer thermal barrier coating was applied and then an alumina diffusion barrier layer was deposited on the YSZ by two solution precersore plasma and solution precersore flame spraying. High temperature oxidation and thermal shock resistance tests were done at 1100˚C. Microstructure of coatings were studied by optical Microscopy and Field Emission Scanning Electron Microscopy. Comparison of the microstructures of coatings showed that applying of Alumina with the solution precursor flame spray process upgrades the thermal properties. High temperature oxidation and thermal shock resistance of YSZ/Al2O3 coatings with Alumina applied by the solution precersoure thermal spray with the same compound were studied. Findings showed that applying alumina with the solution precursor flame spray process leads to increase the amount of the deposited splats and proper contact between them, causes to decrease the diffusion of O2 and as a result TGO thickness decreases and also thermal shock resistance increases.

    Keywords: thermal barrier coating, Alumina Diffusion Barrier, Solution Precersoure Thermal Spray, high temperature oxidation, Thermal Shock
  • سید مهدی هاشمی*، نادر پروین، ضیاء والفی

    در پژوهش حاضر، رفتار سایشی پوشش های Cr2O3-20YSZ (CZ) و Cr2O3 (C) ایجادشده به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) بررسی شده است. بدین منظور در ابتدا نانوپودرهای اکسید کروم و YSZ پس از 5 ساعت آسیاکاری در آسیاب با انرژی بالا تولید شده و متعاقبا پاشش پلاسمایی مخلوط های پودری آگلومره بر سطح زیرلایه فولادی ضدزنگ 304L انجام گرفت. ارزیابی های ریزساختار این پوشش های سرامیکی از طریق پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی گسیل مغناطیسی (FE-SEM) و میکروسکوپ نوری انجام شد. خواص مکانیکی پوشش ها شامل سختی، استحکام چسبندگی و چقرمگی شکست به منظور توجیه رفتار سایشی پوشش ها ارزیابی گردید. آزمون سایش گلوله بر دیسک، با به کارگیری گلوله آلومینا و در دمای محیط انجام شد. افزودن نانوذرات YSZ به زمینه اکسیدکروم، از طریق مکانیزم استحاله زیرکونیا موجب افزایش چقرمگی شکست پوشش تولیدی گردید که البته کاهش جزیی در سختی پوشش را نیز به همراه داشت. نتایج آزمون سایش نشان داد که هر دو پوشش دارای ضریب اصطکاک در بازه مناسب 15/0-11/0 بودند. پوشش کامپوزیتی CZ در مقایسه با پوشش C مقاومت سایشی بالاتری نشان داد به گونه ای که کاهش وزن پوشش ها به ترتیب برابر با 11 و 31 میلی گرم به دست آمد. بررسی های صورت گرفته در شیار ناشی از سایش پوشش CZ نشان داد که نرخ سایش پایین تر این پوشش مربوط به چقرمگی بالاتر پوشش و در نتیجه پر شدن تخلخل های پوشش از طریق تغییر شکل پلاستیکی براده های سایش بود.

    کلید واژگان: پاشش حرارتی, Cr2O3-YSZ, نانو, مولتی مودال, چقرمگی شکست, رفتار سایشی
    Seyed Mahdi Hashemi *, Nader Parvin, Zia Valefi

    In the present research, wear behavior of Cr2O3-20YSZ (CZ) and Cr2O3 (C) coatings created using atmospheric plasma spray (APS) process was evaluated. For this purpose, Cr2O3 and YSZ nanopowders were produced after milling for 5h in a high-energy ball mill and subsequently plasma spraying of the agglomerated powders was carried out on 304L substrates. Microstructural characterization of these ceramic coatings was performed using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) equipped with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and optical microscope. Mechanical tests including adhesive strength, fracture toughness, and micro-hardness were used so as to explain the coatings wear behavior. Sliding wear test was conducted using a ball-on-disk configuration against an alumina counterpart at room temperature. Addition of YSZ particles to the Cr2O3 matrix due to the phase transformation toughening mechanism associated with tetragonal zirconia resulted in an increase in the fracture toughness while decreased the micro-hardness. It was found that the composite coatings had the friction coefficients of the proper order of 0.11-0.15. The CZ composite coating compared to the C coating showed the higher wear resistance so that the weight loss was obtained as 11 and 31 mg, respectively. Observation of the wear tracks of the coatings indicated that the lower wear rate of the CZ coating was attributed to its higher toughness and therefore filling the pores due to the higher plastic deformation of its wear debris.

    Keywords: Thermal spray, Cr2O3-YSZ, Nano, multimodal, fracture toughness, Wear behavior
  • رضا قاسمی، ضیاء والفی*، مسعود میرجانی

    بهبود راندمان توربین ها، توسط افزایش دمای ورودی توربین صورت می پذیرد که مستلزم افزایش مقاومت به اکسیداسیون پوشش های MCrAlY می باشد. مقاومت به اکسیداسیون پوشش MCrAlY وابسته به ترکیب شیمیایی و ریزساختار پوشش است که می تواند از طریق بهینه سازی پارامترهای پوشش دهی بهبود یابد. هدف از این پژوهش بررسی پارامترهای فرایند LPPS بر ریزساختار پوشش NiCoCrAlY و مقایسه آن با ریزساختار ایجاد شده به روش HVOF است. بدین منظور، از میکروسکوپ نوری و الکترونی (SEM) و نرم افزار آنالیز تصویری جهت بررسی ریزساختار پوشش و از طیف سنجی تفکیک انرژی (EDS) و پراش پرتو ایکس (XRD) جهت آنالیز عنصری و فازی استفاده شد. نتایج بررسی ها نشان دادند، ریزساختار بهینه پوشش در ماکزیمم دما و سرعت ذرات در برخورد بر سطح زیرلایه حاصل می شود؛ بنابراین در بهینه سازی پارامترها، با افزایش نرخ گاز اولیه پلاسما (Ar) تا SLPM 75، سرعت کم ذرات در اثر کاهش دانسیته جت پلاسما در فشار پایین محفظه جبران شد. افزایش نرخ گاز ثانویه پلاسما (H2) تا SLPM 16 با افزایش آنتالپی جت پلاسما، کاهش دمای ذرات در اثر کاهش مدت زمان ماندگاری ذرات در اثر افزایش سرعت جت پلاسما (افزایش نرخ گاز اولیه) را جبران می نماید. همچنین جریان قوس نیز جهت فراهم نمودن انرژی لازم جهت یونیزاسیون گازهای پلاسما، تا A 650 در فاصله پاشش cm 12، افزایش یافت. نتایج آنالیز عنصری و فازی نشان داد پوشش NiCoCrAlY شامل زمینه محلول جامد نیکل γ به همراه فازهای پراکنده β-(Ni, Co)Al و مقدار بسیار جزئی فاز اکسیدی می باشد.

    کلید واژگان: پاشش پلاسمایی, ریزساختار, NiCoCrAlY, LPPS, HVOF
    Reza Ghasemi, Zia Valefi *, Masud Mirjani

    To improve the efficiency and power output of turbine engines, the turbine inlet temperature should be increased which requires higher oxidation resistance of MCrAlY coatings. Moreover, the oxidation resistance of the MCrAlY coating depends on the chemical composition and coating’s microstructure, which can be improved by optimizing the parameters of coating process. In this study the parameters of LPPS process on the microstructure of NiCoCrAlY coating is evaluated and compared with the microstructure of NiCoCrAlY coating applied by the HVOF method. Thus, microstructure, phase composition and elemental analysis of the coatings are characterized by optical and field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray diffractometer (XRD) and energy dispersive spectroscopy (EDS), respectively. The results reveal that the optimum microstructure of the coating with minimum porosity, non-melted particles and oxide phases was obtained at the highest temperature and particle’s velocity impact to the substrate’s surface. Hence, the optimized values for Ar and H2 flow rate (75 and 16 SLPM, respectively), and the current of 650 A at a spray distance of 12 cm has been optimized for for maximum amount of remaining particles at maximum speed in plasma jet. In addition, EDS and XRD analysis show that the NiCoCrAlY coating contains continuous γ nickel rich solid solution with dispersed β- (Ni, Co) Al phases and negligible ratio of oxide phase.

    Keywords: Plasma Spraying, Microstructure, NiCoCrAlY, Porosity, LPPS
  • محمد حاجی لو*، ضیاء والفی
    در این پژوهش، پوشش های خودگداز NiCrBSi به روش پاشش پلاسمایی ایجاد شدند. تاثیر هم زمان دما و زمان عملیات حرارتی گداخت بر ریزساختار، زبری سطح، ریزسختی و همچنین عملکرد سایشی این پوشش ها ارزیابی شد. فرآیند گداخت در دماهای 1000، 1050 و C1100 و به مدت 5، 15 و 25 دقیقه انجام شد. برای بررسی ریزساختار و مورفولوژی پوشش ها، تعیین ترکیب فازی آن ها و نیز مشاهده ی رد سایش از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش سنجی پرتوی ایکس استفاده شد. عملکرد سایشی پوشش های گداخت شده توسط آزمون پین روی دیسک مطالعه شد. با توجه به نتایج این پژوهش، فرآیند گداخت باعث کاهش ضخامت، تخلخل و زبری سطح پوشش، حذف مرز بین اسپلت ها، افزایش ریزسختی، ایجاد یک پیوند متالورژیکی بین پوشش و زیرلایه و تشکیل رسوبات سخت کاربیدی و بورایدی (Cr7C3 و CrB) شد. همچنین تجاوز از پارامترهای بهینه ی فرآیند گداخت باعث ایجاد پدیده ی گداخت بیش از حد و در نتیجه افت خواص پوشش شد. مشخص شد که دمای C1000 و زمان پنج دقیقه، پارامترهای بهینه ی گداخت در این تحقیق هستند؛ زیرا کمترین تخلخل، بیشترین ریزسختی و نیز بهترین عملکرد سایشی در نمونه ی گداخت شده در در این پارامترها به-دست آمد. مکانیسم سایشی غالب در این نمونه سایش خراشان بود.
    کلید واژگان: پاشش پلاسمایی, فرآیند گداخت, پوشش های خودگداز NiCrBSi, تخلخل, سایش
    Mohammad Hajiloo *, Zia Valefi
    In this work, self-fluxing NiCrBSi coatings were deposited by plasma spraying. Simultaneous effect of temperature and time of the fusing heat treatment on microstructure, surface roughness and microhardness as well as wear performance of these coatings was evaluated. Fusing process was carried out at 1000, 1050 and 1100˚C for 5, 15 and 25 min. The morphologies and microstructures of the coatings as well as the wear tracks were characterized using optical microscope and scanning electron microscope. X-Ray Diffraction was applied to determine the phase composition of coatings. Wear performance of the fused coatings was investigated by Pin-On-Disk test. In consequence of the fusing process, the thickness, porosity and surface roughness decreased, the splat boundaries were eliminated, the microhardness increased, a metallurgical bond was created between the coating and the substrate, and hard carbide and boride precipitates (CrB and Cr7C3) were formed. Exceeding the optimum parameters of the fusing caused over-fusing phenomenon and thereby, degradation of coating properties. It was found that the temperature of 1000˚C and the time of 5 min are the optimum conditions of fusing process in this study, as the lowest porosity, the highest microhardness as well as the best wear performance were obtained in coating fused at these parameters. Dominant wear mechanism in this sample was abrasive wear.
    Keywords: plasma spraying, fusing, self-fluxing NiCrBSi coatings, Porosity, Wear
  • مهدی هاشمی، نادر پروین*، ضیا والفی
    در این پژوهش تولید پوشش نانوساختار Cr2O3-20YSZ-10SiC از طریق آسیاکاری جداگانه پودرهای اولیه اکسیدکروم، YSZ و کاربیدسیلیسیوم به مدت پنج ساعت در آسیاب با انرژی بالا، مخلوط پودرهای آسیاشده به ترتیب به نسبت های 70، 20 و 10 در صد حجمی و در ادامه پاشش پودرهای آگلومره بر سطح زیرلایه فولادی ضدزنگ 304L انجام گرفت. پس از آن خواص مکانیکی پوشش های تولیدی شامل سختی، استحکام چسبندگی و چقرمگی در مقایسه با پوشش نانوساختار اکسیدکروم خالص ارزیابی گردید. بر اساس آنالیزهای اشعه ایکس از پودرهای آسیاشده و پوشش ها، هیچ فاز جدیدی در حین آسیاکاری پودرها و پاشش پلاسمایی ایجاد نگردید. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از ریزساختار پوشش ها نشان دادند که پوشش های تولیدی دارای ساختار نانو هستند. بر اساس آنالیز تصویری عکس های میکروسوپ نوری از سطح مقطع پوشش ها، با ایجاد کامپوزیت درصد تخلخل ها در پوشش تولیدی از 7/8 به 8/12 افزایش یافت. ارزیابی خواص مکانیکی پوشش ها نشان داد که پوشش های تولیدی دارای استحکام چسبندگی بالایی در محدود 40-49 مگاپاسکال بودند. هم چنین با افزودن ذرات YSZ و SiC تا مقادیر به ترتیب 20 و 10 درصد حجمی به پوشش نانوساختار اکسیدکروم و ایجاد کامپوزیت، مقادیر میانگین سختی پوشش از 823 به 910 ویکرز و چقرمگی آن از MPam1/2 9/7 به MPam1/2 1/8 افزایش یافتند.
    کلید واژگان: فسفات, کم سیمان, آلومینا- منیزیا, جرم دیرگداز
    mehdi Hashemi, Nader Parvin *, Zia Valefi
    Cr2O3, YSZ and SiC nano-powders were prepared by ball milling and subsequently mixed and agglomerated to reach the proper composition and size for spraying. Morphological investigations and particle size analysis showed that powder particles after 5h of milling time reached to an ultrafine/nano size. The powder mixtures were then deposited onto 304L steel substrates using Atmospheric Plasma Spray (APS) to deposit Cr2O3-20vol%YSZ-10vol%SiC composite coating. Microstructure and morphology of the elemental/milled powders and plasma sprayed coatings were characterized using Field Emission scanning electron microscopy (FESEM) equipped by EDS. X-ray diffraction (XRD) patterns of powder particles and coatings included only the elemental peaks without any traces of impurities and new appearance peaks. Using image analysis method, the coatings porosity content increased from 8.7 to 12.8 through formation of composite coating. Also mechanical properties of the coatings including bonding strength, micro hardness and fracture toughness were evaluated. The results showed that coatings have high bonding strength of 40-49 MPa. Regarding hardness and toughness results, adding reinforcements to Cr2O3 coating increased hardness and toughness to 910 HV and 8.1 MPam1/2, respectively.
    Keywords: Nanocomposite, Cr2O3-YSZ-SiC, Ceramic, Ball Milling, Plasma Spray, Mechanical Properties
  • مهدی هاشمی*، نادر پروین، ضیا وافی
    در این پژوهش پوشش های نانوساختار Cr2O3 و Cr2O3-20YSZ از طریق فرآیند پاشش پلاسمایی اتمسفری(APS) پاشش داده شد و متعاقب آن خواص مکانیکی آن ها نظیر چقرمگی شکست، سختی و استحکام چسبندگی ارزیابی و با یکدیگر مقایسه گردیدند. بدین منظور، ابتدا نانوپودرهای Cr2O3 و YSZ از طریق 5 ساعت آسیاکاری در آسیاب سیاره ای با انرژی بالا تولید شده و سپس به نسبت حجمی مشخص با یکدیگر مخلوط شدند. جهت استفاده مخلوط پودری در فرآیند پاشش پلاسمایی، پودرها به صورت آگلومره درآمده و بر زیرلایه فولادی 304L پاشش داده شدند. مطالعه ریزساختار پودرها و پوشش ها از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل مغناطیسی(FE-SEM) مجهز به آنالیز عنصری(EDS) و همچنین آنالیزهای پراش پرتوایکس(XRD) انجام گرفت. آنالیزهای اشعه ایکس از پودرهای آسیاب شده و پوشش ها نشان داد که هیچ فاز جدیدی در حین آسیاکاری و پاشش پلاسمایی ایجاد نگردیده است. تخلخل پوشش ها از طریق آنالیز تصاویر میکروسکوپ نوری از سطح مقطع پوشش ها انجام گرفت. ارزیابی خواص مکانیکی پوشش ها نشان داد که هر دو پوشش دارای استحکام چسبندگی بالا در محدوده 49-43 مگاپاسکال بودند. اگرچه با اضافه کردن نانوذرات YSZ به پوشش اکسید کروم، سختی پوشش کاهش جزیی یافت، اما چقرمگی آن بواسطه استحاله زیرکونیای تتراگونال به میزان عمده ای افزایش پیدا کرد.
    کلید واژگان: Cr2O3-YSZ, پاشش پلاسمایی, آسیاکاری, نانو, خواص مکانیکی
    Mehdi Hashemi*, Nader Parvin, Zia Valefi
    In this research, nanostructured Cr2O3 (C) and Cr2O3-20YSZ (CZ) coatings were deposited using Atmospheric Plasma Spray (APS) process and subsequently their mechanical properties including fracture toughness, hardness and bonding strength were evaluated and compared with each other. For this purpose, Cr2O3 and YSZ nano-powders were firstly prepared by high-energy planetary ball milling and then mixed in the given volume. To use the powder mixture in the plasma spraying, the powders were agglomerated and sprayed onto a 304L steel substrate. Microstructural studies of the powders and coatings were carried out through Filed Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) equipped with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and X-ray Diffraction (XRD) analysis. XRD patterns of the milled powders and the coatings indicated there was no newly-appeared phase during the milling and plasma spraying process. Porosity of the coatings was measured using an optical microscope by image analysis of their cross-sectional images. Mechanical properties evaluation showed that both coatings have high adhesive strength in the range of 43-49 Mpa. Although the addition of YSZ nanoparticles to the chromia coating slightly decreased the coating hardness, it caused a considerable increase in the coating toughness due to the zirconia transformation toughening mechanism.
    Keywords: Cr2O3-YSZ, Plasma spray, Milling, Nano, Mechanical properties
  • علی رضا فرزانه، ضیاء والفی، کریم زنگنه مدار، امیرحسین شیخ علی

    در این تحقیق برای دستیابی به لایه اتصال فلزی نانوساختار در پوشش های TBC، ابتدا پودر NiCrAlY میکرونی با فرآیند آسیاکاری به ذرات بسیار ریز در مقیاس نانو تبدیل شد و پس از آگلومره نمودن نانوذرات NiCrAlY، با فرآیند پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS) بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 420 لایه نشانی گردید. فاصله تزریق پودر، نرخ تزریق هیدروژن و استفاده از دوش آرگون پارامترهایی بودند که برای لایه نشانی مناسب نانوذرات NiCrAlY آگلومره مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از دوش آرگون، میزان اکسیداسیون در پوشش های نانو NiCrAlY را به طور چشمگیری کاهش می دهد. به علاوه افزایش نرخ تزریق هیدروژن و افزایش فاصله تزریق پودر، میزان اکسیداسیون در پوشش حاصل را افزایش می دهد.همچنین نانوذرات NiCrAlY در مقایسه با ذرات میکرونی نسبت به اکسیداسیون بسیار حساس تر هستند.

    کلید واژگان: NiCrAlY, نانوذرات, پاشش پلاسمایی اتمسفری (APS), لایه اتصال فلزی, پوشش سد حرارتی (TBC)
    Alireza Farzaneh, Zia Valefi, Karim Zangene Madar, Amir Hosein Sheikhali

    In this research to rich nano structure bond coat uses in TBC, firstly with ball milling process the micron size NiCrAlY convert to nano particle size NiCrAlY, and after agglomeration nano particle NiCrAlY, powder were deposited upon stainless steel 420 substrate with atmospheric plasma spray (APS) process. Injection distance of powder, hydrogen rate, and utilizationof argon shroud parameters were investigated for suitable deposition agglomeration nano NiCrAlY particles. The result shown, utilization of argon shroud in nano NiCrAlY bond coat was decreased oxidation salient. Also increase of injection distance of powder and hydrogen rate cause to oxidation enhancement. Moreover the nano particle NiCrAlY in comparison micron NiCrAlY toward oxidation was very tender.

    Keywords: NiCrAlY, Nano Particles, Atmosphere Plasma Spray (APS), Bond Coat, Thermal Barrier Coating (TBC)
  • سمیه شریف حسن، ضیاء والفی، سید حجت الله حسینی، کوروش جعفرزاده
    در این پژوهش پوشش NiCrAlY توسط روش پاشش شعله ای سرعت بالا (HVOF) و تحت شرایط متفاوت از لحاظ فاصله پاشش و نرخ تغذیه پودر بر روی نمونه های فولادی اعمال گردید. رفتار خوردگی داغ پوشش های اعمالی به روش کوره ای در مخلوط نمک Na2SO4-60%V2O5 و در دمای 900 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیین مشخصه های ساختاری و فازی پوشش ها بعد از آزمون خوردگی از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM/EDS) استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که فاصله پاشش و نرخ تغذیه پودر اثر قابل ملاحظه ای بر خواص پوشش های NiCrAlY از جمله مجموع فازهای اکسیدی و تخلخل موجود در پوشش دارند. نمونه پوششی با فاصله پاشش 20 سانتی متر و نمونه پوششی با نرخ تغذیه پودر 32 گرم بر دقیقه به دلیل مقدار اکسید کمتر بهترین مقاومت به خوردگی را از خود نشان دادند.
    کلید واژگان: خوردگی داغ, پوشش NiCrAlY, پاشش شعله ای سرعت بالا
  • وحید رمضانی، حسین عربی، سعید رستگاری، ضیاء والفی
    اسپری شعله ای به خاطر گستردگی مواد مورد استفاده و هزینه پایین، یکی از فرایندهای پرکاربرد در فراوری پوشش ها به شمار می رود. اما چسبندگی ضعیف بین اسپلت ها و بین پوشش و زیرلایه و تخلخل بالای پوشش، از معایب عمده این روش است. برای غلبه بر این مشکل، پوشش های به دست آمده از این فرایند، تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند. پوشش های NiCrBSi، مقاومت سایشی و خوردگی بالایی داشته و در اجزایی که تحت شرایط سخت تریبولوژیکی قرار دارند، به کار برده می شوند. در تحقیق حاضر پوشش های پایه نیکل NiCrBSi، با استفاده از تکنیک اسپری شعله ای فراوری شده و تاثیر پارامترهای اسپری شعله ای و عملیات حرارتی بر ریزساختار آنها بررسی گردید. نتایج نشان داد که پوشش های به دست آمده در میزان تغذیه پودر g/min150 و فاصله اسپری cm15 که بر روی زیرلایه های سندبلاست شده، اعمال گردیده اند، از ریزساختار لایه ای تشکیل شده اند که این لایه ها به خوبی روی یکدیگر پخش شده و کمترین مقدار تخلخل را دارا هستند. نتایج بررسی های فازی نشان داد که فازهای Ni، CrB، (Cr،Fe)7C3، Ni3B و Ni5Si2 در ریزساختار پوشش های عملیات حرارتی شده تا دمای C 1075 قابل شناسایی هستند. همچنین در پوشش های عملیات حرارتی شده در دمای C 1100، علاوه بر فازهای ذکر شده، فاز Cr2Ni3B6 نیز شناسایی شد
    کلید واژگان: پوشش NiCrBSi, اسپری شعله ای, عملیات حرارتی
    Vahid Ramezani, Hossein Arabi, Saeed Rastegari, Zia Valefi
    Flame spray is a widely used coating process due to its low cost and wide variety of usable materials. But weak adhesion between splats as well as between coating and substrate and also high amounts of coating porosity are main drawbacks of this technique. To overcome these problems, usually heat treatment process is applied on these coatings. The NiCrBSi coatings which have high wear and corrosion resistance are used at severe tribological conditions. In the present research, Ni-Based NiCrBSicoatings were applied on CK45 steel substrates by flame spray and the effect of spray and heat treatment parameters on their microstructure were studied. The results showed that applied coatings on the sand blasted substrates under the condition of 150 g/min powder feed rate and 15 cm spray distance, have laminar splat microstructure with the lowest amounts of porosity. Also the effect of heat treatment’s temperature and time on the microstructure and generated phases in the coatings was investigated.Phase analysis showed that Ni, CrB, (Cr,Fe)7C3, Ni3B and Ni5Si2 phases are generated in the coatings microstructure which were heat treated at 1075°C. In addition to theses phases, Cr2Ni3B6 phase was also detected in the coatings which were heat treated at 1100°C.
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال