تاثير پارامترهاي فرآيند بر تشكيل پوشش نانوساختار NiAlبر سطح فولاد ساده كربني به روش آسيابكاري

Effect of process parameters on the formation of nanostructured Ni-Al coating on carbon steel by using mechanical alloying

دراين تحقيق از روش آسيابكاري مكانيكي جهت ايجاد پوشش تركيبات بين فلزي NiAl برسطح فولاد ساده كربني استفاده شده است. بدين منظور از تركيب پودر Ni-Al با نسبت اتمي 1:1 همراه با گلوله هاي با قطر ونسبت گلوله به پودرمتفاوت در محفظه آسياب پر انرژي اسپكس در زمان هاي متفاوت استفاده شد و نمونه زير لايه فولادي در انتهاي محفظه ثابت شد. حين فرآيند آسيابكاري سطح فلز زير لايه تحت ضربات متوالي گلوله قرار مي گيرد. دراثر ضربات متوالي گلوله، ذرات پودر بين گلوله و زير لايه قرارگرفته و پودر بر سطح زير لايه جوش سرد خورده و پوشش ايجاد مي شود. درادامه عمليات حرارتي بر نمونه هاي بدست آمده از شرايط مختلف آسيا بكاري انجام شد. ضخامت و سختي پوشش با فاكتور هاي قطر گلوله، نسبت وزني گلوله به پودروزمان آسيابكاري بهينه شده است. به منظور مشخصه يابي و بررسي موروفولوژي پوشش، نمونه ها تحت آزمايش پراش اشعه ايكس(XRD) وميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) وعبوري(TEM) قرار گرفته شد. يافته هاي پژوهشي نشان داد، پوشش با تركيب بين فلزي NiAlبر سطح فلز پايه تشكيل شده است. با افزايش زمان آسيابكاري ضخامت پوشش افزايش مي يابدوساختار پوشش از حالت لايه اي به محلول جامد تبديل شده است. بهترين شرايط با گلوله به قطرmm4 و نسبت وزني گلوله به پودر 10:1 ايجاد شد. افزايش زمان آسيابكاري تا 480 دقيقه باعث كاهش اندازه ذرات تاnm28 شده است.

In the present study, formation of the nanostructured NiAl intermetallic coatings on carbon steel by MA method was studied. The composition of Ni-Al powder with an atomic ratio of 1:1 with different ball size, ball-to-powder weight ratio and milling duration were used. The substrate, fixed at the top of a vibration chamberd. During mechanical alloying process, the substrate surface was subjected to high-energy ball impacts. Powder particles trapped between the ball and cold welding occurred at surface. After that, synthesized samples were annealed. Thickness and hardness of coating optimized with factors ball size, ball-to-powder weight ratio and milling duration. The cross-section of the coated substrate was investigated using X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the formation of Ni-Al intermetallic coatings were achievable. By increasing milling duration the thickness of the Ni-Al coatings significantly increased and the layered or pancake-type structure of the coating consolidate into a bulk material. Best coating was formed with ball 4mm diameter and ball to powder weight ratio of 10:1. The milling duration increases to 480 minutes and particle size reduced to 28nm.