مقاله فولاد CK45 با پوشش مقاوم به سایش

ﭘﻮﺷﺶ ﻣﻘﺎوم ﺑﻪ ﺳﺎﯾﺶ ﻧﺎﻧﻮﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻓﺮوﺗﯿﮏ روي فولاد CK45 ﺑﻪ روش ﭘﻼﺳﻤﺎ اﺳﭙﺮي

چکیده

ﻧﺎﻧﻮﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻫﺎي Fe-TiC ﺑﻪ دﻟﯿﻞ داﺷﺘﻦ ﺧﻮاص ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﻣﻄﻠﻮﺑﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﻪ ﺳﺎﯾﺶ، ﺳـﺨﺘﯽ، ﻧﻘﻄـﻪ ذوب ﺑﺎﻻ و ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﻪ اﮐﺴﯿﺪاﺳﯿﻮن ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﻧﺪ. از ﺟﻤﻠﻪ روش ﻫﺎي ﺳﻨﺘﺰ اﯾـﻦ ﻧـﺎﻧﻮ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾـﺖ ﻣﺘـﺎﻟﻮرژي ﭘﻮدر، آﻟﯿﺎژﺳﺎزي ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ، اﺣﯿﺎء ﮐﺮﺑﻮﺗﺮﻣﺎل و… ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. ﻫﺪف از اﻧﺠﺎم اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﺳﻨﺘﺰ اﯾﻦ ﻧﺎﻧﻮﮐﺎﻣﭙﻮزﯾـﺖ ﺑـﻪ ﺻﻮرت در ﺟﺎ و ﺑﺎ ﮐﻤﮏ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﭘﺎﺷﺶ ﭘﻼﺳﻤﺎ اﺳﺖ. ﻣـﻮاد اوﻟﯿـﻪ در اﯾـﻦ ﭘـﮋوﻫﺶ ﺷـﺎﻣﻞ از ﮐﻨﺴـﺎﻧﺘﺮه اﯾﻠﻤﻨﯿـﺖ و دوده اﺳﺖ. در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﺳﻪ ﻧﻮع ﭘﻮدر ﺑﺎ ﺷﺮاﯾﻂ ﮐﺎﻣﻼً ﻣﺘﻔﺎوت ﺟﻬﺖ ﭘﺎﺷﺶ ﭘﻼﺳﻤﺎ آﻣﺎده ﺷﺪه و ﺗﺤـﺖ ﺷـﺮاﯾﻂ ﺛﺎﺑﺘﯽ روي زﯾﺮ ﻻﯾﻪ ﻫﺎﯾﯽ از ﺟﻨﺲ ﻓـﻮﻻد ﮐـﺮﺑﻦ ﻣﺘﻮﺳـﻂ CK45 ﭘﺎﺷـﯿﺪه ﻣـﯽ ﺷـﻮد. ﺳـﭙﺲ روي ﻧﻤﻮﻧـﻪ ﻫـﺎ آزﻣـﻮن ﺳﺎﯾﺶ اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺗﺎ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﻪ ﺳﺎﯾﺶ ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻗﺮار ﮔﯿﺮد. ﻋﻼوه ﺑﺮ ﺗﺴـﺖ ﺳـﺎﯾﺶ ﻧﻤﻮﻧـﻪ ﻫـﺎ ﺑﺎﻣﯿﮑﺮوﺳـﮑﻮپ ﻧﻮري واﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ روﺑﺸﯽ ﻣﻮرﻓﻮﻟﻮژي و ﺳﺎﺧﺘﺎر ﭘﻮﺷﺶ ﻫﺎ ﻣـﻮر ﺑﺮرﺳـﯽ ﻗـﺮار ﻣـﯽ ﮔﯿـﺮد و ﺟﻬـﺖ ﺑﺮرﺳـﯽ ﻓﺎزﻫـﺎي ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺷﺪه در ﺣﯿﻦ ﭘﺎﺷﺶ از آﻧﺎﻟﯿﺰ ﺗﻔﺮق اﺷﻌﻪ اﯾﮑﺲ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽ ﺷﻮد. ﻧﺘـﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻـﻞ ﻧﺸـﺎن داد ﮐـﻪ در ﻧﻤﻮﻧـﻪ ي ﻓﻌﺎل ﺷﺪه ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ و ﻧﻤﻮﻧﻪ ي ﻓﻌﺎل و ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺣﺮارﺗﯽ ﺷﺪه در ﺣﯿﻦ ﭘﺎﺷﺶ ﺑﻪ ﺻﻮرت درﺟﺎ ﺳﻨﺘﺰ ﺷـﺪه و در ﻧﻤﻮﻧـﻪ اي ﮐﻪ ﺗﻨﻬﺎ ﻣﺨﻠﻮط ﺷﺪه اﺳﺖ ﻫﯿﭻ اﺗﻔﺎﻗﯽ در ﺣﯿﻦ ﭘﺎﺷﺶ اﻧﺠﺎم ﻧﭙﺬﯾﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻧﺘﺎﯾﺞ آزﻣـﻮن ﺳـﺎﯾﺶ ﻧﺸـﺎن داد ﮐﻪ ﺳﺨﺘﯽ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ در ان ﺳﻨﺘﺰ اﺗﻔﺎق اﻓﺘﺎده داراي ﻣﻘﺎوﻣـﺖ ﺑـﻪ ﺳـﺎﯾﺶ ﺑـﺎﻻ ﺗـﺮي ﻧﺴـﺒﺖ ﺑـﻪ ﻧﻤﻮﻧـﻪ دﯾﮕـﺮ

ﻫﺴﺘﻨﺪ.

واژهﻫﺎي ﮐﻠﯿﺪي: ﻧﺎﻧﻮ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻓﺮوﺗﯿﮏ ؛ ﭘﻮﺷﺶ ﻣﻘﺎوم ﺑﻪ ﺳﺎﯾﺶ ؛ ﭘﻼﺳﻤﺎ اﺳﭙﺮي .

مقدمه

اﻣﺮوزه ﭘﻮﺷﺶﻫﺎي ﻣﻘﺎوم ﺑﻪ ﺳﺎﯾﺶ ﺑﻪ ﻃﻮر ﮔﺴﺘﺮدهاي در ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻫﻮاﻓﻀﺎ، ﺣﻤﻞوﻧﻘﻞ و ﺳﺎﯾﺮ ﺻـﻨﺎﯾﻊ ﺟﻬـﺖ اﻓـﺰاﯾﺶ ﻋﻤﺮ ﻗﻄﻌﺎت ﺑﻪ ﮐﺎر ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻣﯽﺷﻮد. ﭘﻮﺷﺶﻫـﺎي زﻣﯿﻨـﻪ ﻓﻠـﺰي ﺗﻘﻮﯾـﺖﺷـﺪه ﺑـﺎ ذرات ﺳـﺨﺖ ﮐﺎرﺑﯿـﺪي ﮐﺎرﺑﺮدﻫـﺎي ﮔﻮﻧﺎﮔﻮﻧﯽ در زﻣﯿﻨﻪﻫﺎي ﻋﻤﻠﮑﺮد ﻣﺨﺘﻠﻒ دارد. در واﻗﻊ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑـﻪ ﺳـﺎﯾﺶ ﺳـﻄﻮح ﺑـﺎ ذرات ﺳـﺨﺖ ﮐﺎرﺑﯿـﺪي ﺗﻘﻮﯾﺖ ﻣﯽﺷﻮد، اﯾﻦ ﭘﻮﺷـﺶﻫـﺎ ﺷـﺎﻣﻞ ﯾـﮏ زﻣﯿﻨـﻪ ﻧـﺮم ﻓﻠـﺰي و ذرات ﺳـﺨﺖ ﻣﺎﻧﻨـﺪ TiC، WC، B4C ﻣـﯽﺑﺎﺷـﻨﺪ. ﭘﻮﺷﺶﻫﺎي ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺘﯽ ﺑﻪ ﻃﻮر ﻗﺎﺑﻞﻣﻼﺣﻈﻪاي در ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻣﻘـﺎوم ﺑـﻪ ﺳـﺎﯾﺶ اﺳـﺘﻔﺎده ﻣـﯽﺷـﻮﻧﺪ. ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾـﺖ Fe-TiC دﺳـﺘﻪاي از ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾـﺖ ﻫـﺎ ﻣـﯽﺑﺎﺷـﺪ ﮐـﻪ از آﻣﯿﺨﺘـﻪ ﺷـﺪن ذرات ﮐﺎرﺑﯿـﺪ ﺗﯿﺘـﺎﻧﯿﻢ ﺑـﺎ زﻣﯿﻨـﻪ آﻫﻨـﯽ ﺗﻮﻟﯿـﺪ ﻣـﯽﮔـﺮدد. ذرات ﮐﺎرﺑﯿـﺪ ﺗﯿﺘـﺎﻧﯿﻢ ﺑـﺎ ﺳـﺨﺘﯽ ﺑـﺎﻻ و ﭘﺎﯾـﺪاري ﺣﺮارﺗـﯽ ﯾﮑـﯽ از ﺑﻬﺘـﺮﯾﻦ ﺗﻘﻮﯾـﺖﮐﻨﻨـﺪهﻫـﺎ در ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻫﺎي ﭘﺎﯾﻪ آﻫﻨﯽ ﻫﺴﺖ. وﺟﻮد ذرات ﺳﺨﺖ ﮐﺎرﺑﯿﺪ ﺗﯿﺘﺎﻧﯿﻢ در زﻣﯿﻨﻪ آﻫﻨﯽ ﻣﻨﺠـﺮ ﺑـﻪ اﻓـﺰاﯾﺶ ﻣﻘﺎوﻣـﺖ ﺑـﻪ ﺳﺎﯾﺶ ﻣﯽﺷﻮد ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻫﺎي Fe-TiC ﻣﯽﺗﻮاﻧﻨـﺪ در ﺻـﻨﺎﯾﻌﯽ ﮐـﻪ ﻧﯿـﺎز ﺑـﻪ ﻣﻘﺎوﻣـﺖ ﺑـﻪ ﺳـﺎﯾﺶ و ﺳـﺨﺘﯽ ﺑﺎﻻﺳـﺖ ﻣـﻮرد اﺳـﺘﻔﺎده ﻗـﺮار ﮔﯿـﺮد. اﻣـﺮوزه ﭼﻨـﯿﻦ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾـﺖ ﻫـﺎﯾﯽ در ﺻـﻨﺎﯾﻊ ﻫﻮاﻓﻀـﺎ، اﺑـﺰارآﻻت، ﻗﺎﻟـﺐﻫـﺎ و ﻓﯿﮑﺴﭽﺮﻫﺎ ﺑﻪ ﻃﻮر ﮔﺴﺘﺮده ﺑﻪﮐﺎرﺑﺮده ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ و ﯾﮑﯽ از ﻣﻬﻢﺗﺮﯾﻦ و راﯾﺞﺗﺮﯾﻦ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻫﺎي ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﻣﯽﺑﺎﺷـﻨﺪ. ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻫﺎي Fe-TiC در ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺑـﺎ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾـﺖ ﻫـﺎي ﺣـﺎوي WC از ﺟﻨﺒـﻪﻫـﺎي ﮔﻮﻧـﺎﮔﻮﻧﯽ ﻧﻈﯿـﺮ ﻫﺰﯾﻨـﻪ، ﻧﻘﻄـﻪ ذوب، ﺳﺨﺘﯽ، داﻧﺴﯿﺘﻪ و ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﻪ اﮐﺴﯿﺪاﺳﯿﻮن ﺷﺮاﯾﻂ ﺑﻬﺘـﺮي را دارد. روشﻫـﺎي ﺗﻮﻟﯿـﺪ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾـﺖ Fe-TiC ﺑﻪ دو ﮔﺮوه ﺣﺎﻟﺖ ﺟﺎﻣﺪ و ﻣﺬاب ﺗﻘﺴﯿﻢ ﻣﯽﮔﺮدد ﮐﻪ روش رﯾﺨﺘﮕﺮي از ﻣﻬﻢﺗﺮﯾﻦ روشﻫﺎي ﺣﺎﻟـﺖ ﻣـﺬاب اﺳـﺖ ﮐﻪ اﻣﺮوزه ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﻣﯽﮔﯿﺮد و ﻣﻬﻢﺗـﺮﯾﻦ روشﻫـﺎي ﺗﻮﻟﯿـﺪ ﺣﺎﻟـﺖ ﺟﺎﻣـﺪ ﻋﺒـﺎرتاﻧـﺪ از ﻣﺘـﺎﻟﻮرژي ﭘـﻮدر (PM)، ﺳﻨﺘﺰ ﺧﻮد اﺣﺘﺮاﻗﯽ دﻣﺎي ﺑﺎﻻ، آﻟﯿﺎژ ﺳـﺎزي ﻣﮑـﺎﻧﯿﮑﯽ، واﮐـﻨﺶ ﮐﺮﺑﻮﺗﺮﻣـﺎل و روش اﺣﯿـﺎء ﺗﺮﻣﯿـﺖ. اﯾـﻦ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﺑﺮاي ﺳﺎﺧﺖ ﻗﻄﻌﺎت اﺳﺘﻔﺎده ﺷﻮد. اﻣﺎ اﻣﮑﺎن اﺳـﺘﻔﺎده از آن ﺑـﻪ ﻋﻨـﻮان ﭘﻮﺷﺸـﯽ ﺳﺨﺖ و ﻣﻘﺎوم ﺑﻪ ﺳﺎﯾﺶ ﻧﯿﺰ ﻣﻄﺮح اﺳـﺖ. ﯾﮑـﯽ از اﯾـﻦ روش ﻫـﺎي ﻣﺘـﺪاول ﭘﻮﺷـﺶ دﻫـﯽ در ﺻـﻨﻌﺖ، ﭘﻼﺳـﻤﺎ اﺳﭙﺮي ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. رﺳﯿﺪن ﺑﻪ دﻣﺎي ﺑﺎﻻ )ﺣﺪود k (10000 ﻣﻮﺟﺐ ﺷﺪه اﺳﺖ ﺗﺎ ﻫﺮ ﻣـﺎدهاي در اﯾـﻦ دﻣـﺎ ذوب ﺷـﻮد و ﺑﺎﻋﺚ ﮔﺮدد ﮐﻪ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﭘﺎﺷﺶ ﭘﻼﺳﻤﺎ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﯾﮏ روش ﻣﻨﺎﺳﺐ در زﻣﯿﻨﻪ اﯾﺠﺎد ﭘﻮﺷـﺶﻫـﺎ ﺑـﻪ ﮐـﺎر ﮔﺮﻓﺘـﻪ ﺷـﻮد. اﺻﻮﻻً ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﭘﺎﺷﺶ ﭘﻼﺳﻤﺎ ﺷﺎﻣﻞ ﺗﺰرﯾﻖ ﭘﻮدر ﺑﻪ ﺷﻌﻠﻪ ﭘﻼﺳﻤﺎ اﺳﺖ، ﺟﺎﯾﯽ ﮐﻪ ذرات ذوبﺷﺪه و ﺷﺘﺎب ﻣﯽﮔﯿﺮﻧـﺪ و روي ﺳﻄﺢ زﯾﺮ ﻻﯾﻪ ﻧﺸﺴﺘﻪ و ﯾﮏ ﻻﯾﻪ ﭘﻮﺷﺶ روي ﺳﻄﺢ اﯾﺠﺎد ﻣﯽﮐﻨﻨـﺪ .ﺑﺴـﯿﺎري از وﯾﮋﮔـﯽﻫـﺎي ﭘﻮﺷـﺶﻫـﺎي ﭘﺎﺷﯿﺪه ﺷﺪه ﺑﻪ رﯾﺰ ﺳﺎﺧﺘﺎر ﺑﺴﺘﮕﯽ دارد و رﯾﺰ ﺳﺎﺧﺘﺎر ﺑﻪ ﻣﮑﺎﻧﯿﺰم ﺗﺸﮑﯿﻞ ﭘﻮﺷﺶ ﺑﺴﺘﮕﯽ دارد. ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫـﺎي ﻣﺨﺘﻠﻔـﯽ ﻧﻈﯿﺮ ﺗﻮان دﺳﺘﮕﺎه، ﻓﺎﺻﻠﻪ ﭘﺎﺷﺶ، ﻓﻠﻮي ﮔﺎز و ﻧﺮخ ﺗﻐﺬﯾﻪ در ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﭘﺎﺷﺶ ﭘﻼﺳﻤﺎ ﻣﻮﺛﺮﻧﺪ. ﭘﻮﺷـﺶﻫـﺎي ﺣـﺎوي ﮐﺎرﺑﯿﺪ ﺗﯿﺘﺎﻧﯿﻢ ﮐﻪ ﺑﻪ روش ﭘﻼﺳﻤﺎ روي ﺳﻄﺢ رﺳـﻮب ﻣـﯽﮐﻨـﺪ ﺧـﻮاص ﺳـﻄﺢ را ﺑـﻪ ﻃـﻮر ﻗﺎﺑـﻞﻣﻼﺣﻈـﻪاي ﺑﻬﺒـﻮد ﺑﺨﺸﯿﺪه و ﻣﻮﺟﺐ ﯾﻦ ﺷﺪه اﺳﺖ ﺗﺎ در زﻣﯿﻨﻪﻫﺎي ﮔﻮﻧﺎﮔﻮﻧﯽ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﮔﯿـﺮد. ﻫـﺪف اﯾـﻦ ﺗﺤﻘﯿـﻖ اﯾﺠـﺎد ﭘﻮﺷﺶ Fe-TiC ﺑﻪ ﺻﻮرت درﺟﺎ ﺑﺮ روي فولاد CK45 اﺳﺖ.

برای دریافت اطلاعات بیشتر و یا مطالعه ی تمام مقاله به سایت منبع مراجعه فرمایید : مشاهده مقاله