بررسی مقاومت به اکسایش تکدمای لایههای کامپوزیتی سطحی تشکیل شده نیترید بور و تیتانیوم

در این پژوهش مقاومت به اکسایش تک دمایی در دمای ۹۰۰ از لایههای کامپوزیتی سطحی مبتنی بر نیترید بور (BN) و تیتانیوم (Ti) مورد بررسی قرار گرفت. لایهها با تکنیک لیزر پالسی Nd:YAG روی زیرلایه ۴-Ti-۶A۱ پوشش داده شدند و نسبت وزنی BN به Ti در سه سطح ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد تنظیم گردید. فازهای تشکیل شده و ریزساختار قبل و بعد از اکسایش با روش پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی همراه با تحلیل انرژی پراکنش (SEMEDS) شناسایی شدند. نتایج افزایش جرم نشان داد که با بالارفتن درصد BN، نرخ رشد اکسید کاهش مییابد و لایه اکسیدی TiO۲-B۲O۳ به صورت چسبنده و متراکم تشکیل می شود. نمونه حاوی ۳۰ درصد BN پس از ۵۰ ساعت اکسایش تک دمایی کمترین افزایش جرم (mg/cm۲۰۲۵) را نشان داد. همچنین آزمایش میکروسختی پس از اکسایش حاکی از افزایش مقاومت سطحی بود که ناشی از حفظ ساختار چندلایه ای و توزیع یکنواخت ذرات BN در ماتریس Ti است. آنالیز مورفولوژی برش عرضی مشخص کرد که لایه اکسیدی محافظ از نفوذ اکسیژن به زیرلایه جلوگیری کرده و از تشدید خوردگی بین دانه ای ممانعت می کند. این نتایج نشان میدهد لایه های کامپوزیتی BN/Ti تولید شده به روش لیزر پالسی پتانسیل بالایی برای کاربرد در محیطهای دمای بسیار بالا مانند قطعات توربین گازی و سیستمهای احتراق دارند. برای پژوهشهای آتی پیشنهاد میشود رفتار اکسایش، چرخه های خواص خستگی، حرارتی، اثر افزودنیهای دوم فازی مثل SiC یا Al۲O۳ و عملکرد در شرایط واقعی سرویس، شوک حرارتی و بار مکانیکی همزمان بررسی شود.

کلیدواژه ها:

نیترید ، بور ، تیتانیوم ، مقاومت به اکسایش تک دمایی ، لیزر پالسی