رفتار اكسيداسيون سيكلي و هم دماي پوشش نانو ساختار MCrAlY اعمال شده به روش پاشش حرارتي

Isothermal and Cyclic Oxidation Behavior of the Nanostructured MCrAlY Coatings Deposited by Thermal Spraying Process

در بررسي حاضر، ابتدا پودر نانو ساختار MCrAlY با استفاده از روش آسياي مكانيكي تهيه شده و سپس پوشش نانوساختار با استفاده از روش پاشش حرارتي بر روي زيرلايه فولادي اعمال شد. سپس مشخصه‌هاي ساختاري و رفتار اكسيداسيون همدما و سيكلي پوشش‌هاي نانوساختار در مقايسه با پوشش‌هاي متداول مورد ارزيابي و تجزيه و تحليل قرار گرفت. ارزيابي‌هاي ساختاري و فازي پودرها و پوشش-هاي شكل گرفته از آنها توسط روش‌هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، آناليزعنصري EDS و آناليز پراش پرتو ايكس (XRD) انجام شد. جهت بررسي اكسيداسيون دمابالاي پوشش‌ها از روش‌هاي اكسيداسيون هم دما و سيكلي بترتيب در دماهاي 1000 و 1100 درجه سانتيگراد استفاده شد. نتايج اكسيداسيون نشان داد كه پوشش نانوساختار MCrAlY، مقاومت و پايداري در برابر اكسيداسيون همدما و سيكلي بالاتري را نسبت به پوشش متداول از خود نشان مي دهد. ارزيابي سينتيك اكسيداسيون هم دما همچنين مشخص كرد كه در رابطه با رشد لايه اكسيدي با زمان در مراحل اول اكسيداسيون هم دما، هر دو نوع پوشش متداول و نانوساختار از رفتار پارابوليك (سهموي) و در اكسيداسيون بلند مدت، پوشش هابي متداول از رفتار پارابوليك و پوشش نانوساختار داراي انحراف جزيي از حالت پارابوليك از خود نشان مي دهد. نتايج همچنين از پايداري بالاتر پوشش نانوساختار در شرايط اكسيداسيون سيكلي حكايت داشت. بر همين اساس افزايش مقاومت به اكسيداسيون در پوشش نانو ساختار MCrAlY به دليل كنترل رشد لايه اكسيدي و با مورفولوژي ريزتر و افزايش چسبندگي آن به زير لايه نسبت داده مي شود.

Conventional and nanostructured NiCo CrAlY coatings were deposited developed using the high-velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spraying technique. The nanostructured NiCoCrAlY powder feedstock for the coatings was produced by the ball milling method. In this regard, the ball-milling method was used to produce the nanostructured NiCo CrAlY powder feedstock. The microstructures examinations of the as-received and nanostructured powders as well as their developed coatings were analyzed investigated by using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscope (FESEM) equipped with energy-dispersive electron dispersed X-ray spectroscopy (EDS), and a transmission electron microscope (TEM). Due to the evaluation of the oxidation kinetics, the free-standing coating specimens were subjected to the isothermal and cyclic oxidation testing at 1000 and 1100 ºC respectively, under a laboratory air atmosphere. The results indicated that the as-received NiCoCrAlY coating had a parabolic oxidation behavior in short- and long-term oxidation exposure tests. For the nanostructured NiCoCrAlY coating, in contrast, the long-term oxidation kinetics deviated from parabolic behavior and showed instead sub-parabolic rate behavior. The obtained results also exemplified revealed that the nanostructured NiCoCrAlY coating had a greater oxidation resistance for to both cases of isothermal and cyclic conditions on account of the formation of a dense and slow-growing Al2O3 layer on the coating surface.