پوشش دهی سطح فولاد ساده کربنی از طریق جوشکاری واکنشی (reactive welding)

در این پژوهش با ابداع روشی جدید از تلفیق فرآیندهای با بازدهی بالا و نیازمندی اندک به صرف انرژی به پوشش دهی سطوح فلزی پرداخته شد. در واقع با استفاده از هسته واکنشگر درون الکترود و تولید مکانیزم الکترود توپودری و انجام جوشکاری پوشش دهی انجام شد. در این تحقیق ذرات tic و al2o3 به روش سنتز احتراقی به طور درجا در سطح فولاد ساده کربنی ایجاد شده اند. به این منظور مخلوط پودری متشکل از al، c و tio2 با ترکیب استوکیومتری با یکدیگر مخلوط شده و درون هسته فولادی قرار داده شدند. فرآیند جوشکاری قوسی دستی به منظور پوشش دهی سطح و وقوع واکنش گرمازای 3tic + 2al 2o3 3tic + 3c + 4al و تشکیل ذرات tic و al2o3 در سطح انجام گردید. نتایج میکروسکوپ نوری و الکترونی و آنالیز edx وجود دو نوع ذره کاربیدی را در زمینه فریتی تایید کرد، نوع اول که به صورت هتروژن در اطراف ذرات اکسید آلومینیم جوانه زنی کرده اند و نوع دوم که به صورت هموژن تشکیل شده اند. حضور ذرات سخت در پوشش باعث شد مقاومت به سایش پوشش تا پنج برابر نسبت به نمونه ای که بدون پودر جوشکاری شده است بهبود یابد. تصویر میکروسکوپ الکترونی مسیر سایش نشان داد در نمونه های سخت شده، مکانیزم سایش از نوع خراشان می باشد. همچنین دارای مکانیزم سایش نرم به همراه خراش های خفیف و موازی در جهت مسیر سایش است. نیز سختی سطح تا دو برابر افزایش یافت. در نمونه ای دیگر با افزایش قطر سوراخ الکترود، میزان پودری که برای انجام واکنش مورد استفاده قرار گرفت، افزایش یافت. این مسئله باعث کاهش اندازه دانه های فریتی در نمونه دوم نسبت به نمونه اول شد. همچنین اندازه دانه ها یکنواخت تر شده و کسر حجمی محصولات افزایش یافت. ذرات tic به شکل اکتاهدرال و گل مانند در زمینه تشکیل شدند. با افزایش میزان پودر نرخ سایش کاهش و سختی افزایش یافت. به منظور بررسی تاثیر فعال سازی مکانیکی اولیه، در تعدادی از نمونه ها پودرهای مورد استفاده جهت انجام فرآیند سنتز حین جوشکاری، قبل از فشردن درون هسته الکترود تحت فعال سازی خشک و تر قرار گرفتند. در همه نمونه ها، سنتز با موفقیت انجام شد و ذرات سخت در پوشش و در زمینه فریتی-پرلیتی تشکیل شدند. افزایش زمان فعال سازی و نیز فعال سازی تر موجب کاهش بیشتر اندازه ذرات پودر اولیه شده، و توزیع کمی از ذرات در ریزساختار دیده شد، همچنین این ذرات عمدتاً ریز هستند و کمتر توانسته اند موجب جوانه زنی ساختار هم محور شوند. مقاوت به سایش و سختی در این نمونه ها افزایش یافت، که این میزان کمتر از نمونه های فعال سازی نشده بود.