سنتز و مشخصه یابی پوشش پیشرفته NiCoCrAlTaReY تقویت شده با YSZ برای کاربردهای دما بالا

در این پژوهش، یک پوشش پیشرفته پایه MCrAlY با ترکیب NiCoCrAlTaReY تقویت شده با ۵ درصد وزنی نانوذرات زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (YSZ) توسعه داده شد و عملکرد آن برای کاربردهای دمای بالا مورد ارزیابی قرار گرفت. پودر نانوکامپوزیتی NiCoCrAlTaReY-۵wt.%YSZ با روش هیبریدی شامل استفاده از چسب PVA و آسیاب چرخشی کنترل شده آماده سازی گردید. سپس پوشش ها به روش پاشش سوخت–اکسیژن با سرعت بالا (HVOF) روی زیرلایه های سوپرآلیاژ پایه نیکل CMSX-۴ و فولاد AISI ۳۰۴ اعمال شدند. مشخصه یابی ریزساختار و فازها با استفاده از میکروسکوپ نوری، SEM/EDS و XRD انجام شد و زبری سطح و ریز سختی ویکرز اندازه گیری گردید. برای ارزیابی عملکرد دمای بالا، آزمون اکسیداسیون داغ هم دما به مدت ۱۰۰ ساعت در ℃ ۱۰۰۰ و آزمون سایش داغ پین-روی-دیسک در ℃ ۶۰۰ (بار N۲۰، سرعت rpm ۱۲۰، مسافت m ۱۰۰۰) انجام گرفت. نتایج نشان داد افزودن YSZ موجب تراکم بیشتر و ریزدانه تر شدن ریزساختار و بهبود خواص مکانیکی و عملکردی پوشش می شود. همچنین، پوشش NiCoCrAlTaReY-۵ wt.%YSZ در مقایسه با پوشش پایه NiCoCrAlTaReY بهبود قابل توجهی در مقاومت به اکسیداسیون داغ، با کاهش افزایش وزن از ۰۰۴۳/۰ به ۰۰۳۶/۰ گرم و نیز در مقاومت به سایش داغ، با کاهش افت وزنی از ۱۱۹/۰ به ۰۰۶۸/۰ گرم، نشان داد. بااین حال، افزودن YSZ با افزایش زبری سطح همراه بود. بر پایه نتایج به دست آمده، تقویت پوشش NiCoCrAlTaReY با YSZ می تواند راهکاری موثر برای بهبود عملکرد پوشش های مقاوم به دمای بالا باشد.

کلیدواژه ها:

پاشش HVOF ، پوشش های MCrAlY ، نانوذرات YSZ ، اکسیداسیون داغ ، سایش داغ