بررسی بهبود خواص تریبولوژیکی پره توربین بخار از جنس فولاد زنگ نزن مارتنزیتی پوشش داده شده با wc-co به روش hvof

پوشش های سرمتی کاربید تنگستن- کبالت (wc-co)اعمال شده با روش های پاشش حرارتی کاربرد بسیار گسترده ای در صنایع مختلف برای مقاومت در برابر سایش و کاربردهای فرسایشی دارند. پوشش cr4-co10-wc به سبب دارا بودن cr در ساختار خود از دیگر گریدهای wc-co خاصیت فرسایشی بهتر و مقاومت به خوردگی مناسب تری را نشان می دهد. به سبب مزایای فراوان فرایندhigh velocity oxey fuel (hvof)، اعمال cr4-co10-wc پوششی با کیفیت بسیار بالا ایجاد می کند. از محدودیت های فرایند hvof تغییر خصوصیات پوشش های ایجاد شده با این روش در پارامترهای مختلف پوشش دهی می باشد. فاصله پاشش و تغییر در نرخ تغذیه پودر، از جمله پارامترهای مهم پوشش دهی می باشند. در این پژوهش فواصل مختلف 30، 35 و 40 cm برای فاصله پاشش و نرخ تغذیه 40، 55 و 70 mg/min به منظور پوشش دهی بر فولاد 1-12crmov22x که فلز مورد استفاده برای ساخت پره های توربین بخار می باشد، انتخاب گردید. ریزساختار پوشش ها به کمک میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی(sem) مورد بررسی قرار گرفت. میزان کمی تخلخل ها و توزیع کاربید ها به کمکimage analyzer ارزیابی گردید. همچنین، برای تعیین فازهای تشکیل شده و تغییر میزان این فازها در پارامترهای مختلف از دستگاه xrd بهره گرفته شد. به کمک این مشاهدات مشخص گردید، که تغییر نرخ تغذیه و فاصله پاشش بر میزان تخلخل و توزیع دانه های wc تاثیر محسوس دارند. حضور کاربیدهای c2w و کاربیدهای- ? به کمک آنالیز xrd مورد تایید قرار گرفت و نشان داده شد که تغییر در پارامتر پوشش دهی تاثیر چندانی بر میزان تشکیل فازهای پوشش ندارند. خواص مکانیکی پوشش ها به کمک آزمون فرورونده ویکرز مورد بررسی قرار گرفت و چقرمگی شکست پوشش ها به کمک مدل ایوانز- ویلشاو بررسی شد و مشخص گردید که خواص مکانیکی پوشش ها به شدت تحت تاثیر تغییر پارامترها هستند. بیشترین سختی از آن پوشش با 40 mg/min گزارش گردید که این موضوع به سبب کمتر بودن تخلخل و توزیع یکنواخت تر کاربید wc می باشد. محدوده تغییرات خواص مکانیکی در پوشش ها نیز مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد، تغییر نرخ تغذیه پودر تفاوت بیشتری بر دامنه خواص مکانیکی پوشش ها می گذارد. خواص فرسایشی پوشش ها به کمک دستگاه فرسایش دوغابی که بر اساس استاندارد 73 astm- g طراحی و ساخته شد، مورد آزمایش قرار گرفت. کلیه پوشش ها به همراه فلز زیرلایه، در زاویه 90 درجه، در سرعت برخورد 12m/s و مدت زمان یک ساعت تحت آزمایش فرسایش دوغابی قرار گرفتند. بر اساس این پژوهش نشان داده شد که در بهینه ترین حالت پوشش دهی، 40 mg/min ، پوشش قادراست تا حدود350% خواص فرسایشی فلز زیرلایه را افزایش دهد. تغییر مکانیزم فرسایش به کمک sem مشاهده گردید. در بین پوشش ها بهترین رفتار فرسایشی از آن پوششی با کمترین تخلخل و بالاترین سختی و بهترین توزیع wc می باشد. از مهمترین مکانیزم های فرسایش مشاهده شده، ایجاد ترک خستگی، از بین رفتن فاز زمینه و خارج شدن دانه wc می باشد. تغییر در نرخ تغذیه و فاصله پاشش بر میزان مقاومت پوشش در برابر فرسایش تاثیر جدی دارد که تاثیر نرخ تغذیه تاثیر شدیدتری نسبت به فاصله پاششی دارد.