بهبود مقاومت به سایش در پوشش های آلیاژهای انتروپی بالا FeCrCoNiMnTi_x از طریق تشکیل درجا کاربیدهای غنی از تیتانیوم در طول فرایند تف جوشی پلاسمای جرقه ای

مقدمه و اهداف: هدف از این پژوهش، بررسی رفتار سایشی پوشش آلیاژ آنتروپی بالای FeCrCoNiMnTix روی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی AISI ۴۳۱ است.مواد و روش ها: پودرهای آلیاژی، به روش آلیاژسازی مکانیکی در آسیاب سیاره ای و در محیط آرگون تهیه شدند. پودرهای حاصل از آلیاژسازی مکانیکی به منظور ارزیابی مقاومت به سایش، با استفاده از روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای به صورت پوشش اعمال شدند. آنالیزهای جامع با استفاده از پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی نشان داد که افزودن تیتانیوم موجب گذار ریزساختار از حالت غالب FCC به ساختار غنی از BCC شده و تشکیل فاز بین فلزی لاوه را تسهیل می کند. همچنین جهت ارزیابی رفتار سایشی از آزمون های میکروسختی و سایش پین روی دیسک استفاده شد. یافته ها: در فرآیند تف جوشی SPS، به دلیل برهم کنش تیتانیوم با کربن، احتمال زیاد تشکیل کاربیدهای تیتانیوم به صورت درجا وجود دارد که در کنار استحکام بخشی محلول جامد و تشکیل فازهای بین فلزی، منجر به افزایش سختی تا ۱۰۳۰ HV۰.۰۵ در ترکیب FeCrCoNiMnTi شد. نتایج آزمون سایش نشان داد بهترین عملکرد مربوط به ترکیب FeCrCoNiMnTi با نرخ سایش حدود ۳/۷۸ × ۱۰-۵ mm۳/N.m است که تقریبا چهار برابر کم‎تر از فولاد AISI ۴۳۱ است.نتیجه گیری: این بهبود به اثر هم افزای استحکام بخشی ناشی از زمینه BCC، فازهای بین فلزی لاوه و کاربیدهای تشکیل شده درجا نسبت داده می شود. نتایج این پژوهش بیان‎گر آن است که آلیاژهای انتروپی بالای FeCrCoNiMnTi، می توانند گزینه های امیدبخشی برای پوشش های مقاوم به سایش باشند و نقش حیاتی طراحی ترکیب شیمیایی در مهندسی خواص ساختاری و تریبولوژیکی آن ها را برجسته می سازند.

کلیدواژه ها:

FeCrCoNiMnTix ، آلیاژ انتروپی بالا ، آلیاژسازی مکانیکی ، پوشش ، خواص تریبولوژیکی