دکتر فرهاد شهریاری نوگورانی
استاد مشاور:
دکتر مجید کریمیان
تابستان 1393
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
پوشش‌های نفوذی آلومینایدی برای حفاظت از توربین‌های گازی مورد استفاده در صنایع نیروگاهی، حمل و نقل هوایی و دریایی و صنایع نفت و گاز و پتروشیمی هستند که عمدتاً توسط اکسیداسیون در دمای بالا و پدیده خوردگی داغ مورد حمله قرار می‌گیرند. در این تحقیق، به منظور استفاده از اثر عناصر اکسیژن‌دوست، چگونگی تقویت پوشش‌ نفوذی آلومینایدی با نانو ذرات اکسید زیرکونیم مورد بررسی قرار گرفته است. برای ایجاد پوشش یک لایه  نیکل و یک لایه نانوکامپوزیتی نیکل- نانو زیرکونیا، به روش آبکاری الکتریکی بر روی سوپرآلیاژ پایه نیکلی به طور جداگانه ایجاد شد و به دنبال آن فرآیند آلومینیوم‌دهی اکتیویته بالای دو مرحله‌ای صورت گرفت. ابتدا در 760 درجه سانتیگراد عملیات آلومینیوم‌دهی و سپس در دمای 1080 درجه سانتیگراد عملیات نفوذی تکمیلی به منظور تشکیل فازهای مطلوب انجام شد. مکانیزم تشکیل پوشش از طریق بررسی ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز شیمیایی طیف‌سنجی پراکندگی انرژی ارزیابی شد. نتایج نشان داد نانو ذرات اکسید سریم به طور موفقیت آمیزی در پوشش آلومینایدی مشارکت داشته است.
 
واژه‌های کلیدی: هم‌‌رسوبی-آلومینیوم‌دهی-پوشش‌های نفوذی آلومینایدی-فرآیند دو ‌مرحله‌ای-اکتیویته بالا.
 
 
 
 

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه 1
1-1- مقدمه 2

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده 4
2-1- ترکیب سوپرآلیاژها 5
2-2 پوشش‌های مورد استفاده در سوپرآلیاژها 6
2-3- فرآیند‌های رسوب‌دهی 7
2-3-1- رسوب‌دهی الکتریکی 7
2-4- نکات مهم در طراحی نانو کامپوزیت‌ها 12
2-4-1- پراکندگی 12
2-4-2- آرایش 12
2-4-3- ارزش اقتصادی 13
2-4-4- رسوب الکتریکی 13
2-5- فرآیند سمنتاسیون پودری برای تولید پوشش‌های آلومیناید 13
2-5-1- مزایای فرآیند سمنتاسیون پودری 15
2-5-2- محدودیت‌های فرآیند سمنتاسیون پودری 15
2-6- پوشش‌های آلومیناید بر روی نیکل و سوپر آلیاژهای پایه نیکل 16
2-6-1- پوشش‌های بدست آمده از فرآیند با اکتیویته بالای آلومینیوم 17
2-6-2- پوشش‌های تولید شده توسط فرآیندهای اکتیویته پایین آلومینیوم 22
2-6-2-2- سوپر آلیاژهای پایه نیکل 23
2-7- پیش عملیات قبل از آلومینایزینگ 24
2-8- مورفولوژی سطح پوشش‌های آلومیناید 25
2-9- سیستم‌های آلومیناساز 27
2-10- مکانیزم‌های اثر عناصر واکنشگر  در آلیاژهای آلومینا ساز 28
2-11- تاثیر عناصر واکنشگر بر پوسته آلومینا 29
2-11-1- تاثیر

عناصر واکنشگر بر رشد و چسبندگی پوسته آلومینا 30
2-11-2- تقویت پیوند آلیاژ/پوسته و پدیده جدایش 30

فصل سوم: روش تحقیق 32
3-2- مواد اولیه و تجهیزات مورد نظر برای اعمال پوشش 34
3-2-1- آلیاژ زیر لایه 34
3-2-2- فرآیند آبکاری الکتریکی 34
3-2-2-1- مواد مورد استفاده در فرآیند آبکاری الکتریکی 34
3-2-2-2- تجهیزات مورد استفاده در فرآیند آبکاری الکتریکی 36
3-2-2-3- اعمال پوشش آبکاری الکتریکی 37
3-2-3- فرآیند پوشش‌دهی نفوذی 40
3-2-3-1- پودرهای مورد استفاده در فرآیند پوشش‌دهی نفوذی 40
3-2-3-2- تجهیزات مورد استفاده در فرآیند پوشش‌دهی نفوذی 40
3-2-3-3- اعمال پوشش نفوذی 41
3-3- مشخصه‌یابی نمونه‌ها 42
3-3-1- متالوگرافی 42
3-3-2- مشاهده ریزساختار 42

فصل چهارم: یافته‌های آزمایشگاهی 44
4-1- آبکاری الکتریکی نیکل 45
4-2- آبکاری نیکل نانوکامپوزیتی 45
4-3- آلومینیوم‌دهی نفوذی 48
4-4- پوشش‌های نهایی 52

فصل پنجم: تحلیل یافته‌ها 57
فصل ششم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات 60
6-1- نتیجه‌گیری 61
6-2- پیشنهادات 62
مراجع 63
 
 
فهرست شکل‌ها
شکل 2-1 تصویر شماتیک از فرآیند آبکاری الکتریکی 9
شکل 2-2 ریز ساختار پوشش نفوذی آلومیناید داخلی بر روی udimet 700 که به وسیله فرآیند اکتیویته بالا تشکیل شده است (بزرگنمایی 1000×). 18
شکل 2-3 ریز ساختار پوشش نفوذی آلومیناید داخلی بر روی udimet 700 که به وسیله فرآیند اکتیویته بالا و سپس عملیات حرارتی (به مدت 4 ساعت در دمای 1080 درجه سانتیگراد) تشکیل شده است (بزرگنمایی 1000×). 19
شکل 2-4 ریز ساختار پوشش آلومیناید بر روی هاستلوی X که به وسیله فرآیند اکتیویته بالا و سپس عملیات حرارتی (به مدت 4 ساعت در دمای 1080 درجه سانتیگراد) تشکیل شده است (بزرگنمایی 500×). 21
شکل 2-5 تصویر شماتیک پوشش آلومیناید بر روی نیکل خالص و به روش اکتیویته پایین (نفوذ نیکل از داخل NiAl) 23
شکل 2-6 تصویر شماتیک پوشش آلومیناید بر روی نیکل خالص و به روش اکتیویته پایین (نفوذ نیکل از داخل NiAl) اولین لایه تشکیل شده  می‌باشد. 24
شکل 2-7 سطح یک پوشش NiAl اکتیویته بالا بر روی نیکل غیرآلیاژی و به وسیله پودر شامل آلیاژ 60 درصد اتمی آلومینیوم – نیکل. 27
شکل 2-8 سطح یک پوشش NiAl اکتیویته پایین بر روی نیکل غیرآلیاژی، عملیات شامل 20 ساعت آلومینایزینگ در پودر شامل آلیاژ 1/50 درصد اتمی آلومینیوم – نیکل می‌باشد. 27
شکل 2-9 پوشش آلومیناید خارجی بر روی اینکونل 738 در مخلوط پودر و شامل ذرات به دام افتاده در پوشش. سطح و یک مقطع عرضی نشان داده شده است. 28
شکل 2-10 تاثیر گوگرد بر رفتار اکسیداسیون سیکلی آلیاژهای NiCrAl با خلوص عادی در دمای 1080 درجه سانتیگراد و بهبود شرایط با افزودن ییتریم 32
شکل 3-1 نمودار گردشی مراحل انجام تحقیق 34
شکل 3-2 مشخصات پودر نانو زیرکونیا مورد استفاده در تحقیق ، الف) تصویر SEM از نانوذرات زیرکونیا، ب) تصویر TEM از نانوذرات زیرکونیا، ج) الگوی پراش پرتو ایکس نانوذرات زیرکونیا 36
شکل 3-3 ستاپ آبکاری الکتریکی مورد استفاده در حین کار 38
شکل 3-4 ریتورت حاوی مخلوط پودر پوشش‌دهی 42
شکل 4-1 مقطع پوشش آبکاری الکتریکی نیکل بر سوپرآلیاژ پایهنیکلی (حکاکی شده) 46
شکل 4-2 تصویر مقطع پوشش نانوکامپوزیتی نیکل- نانوزیرکونیا 47
شکل 4-3 تصویر میکروسکوپ SEM از مقطع پوشش آبکاری نانو کامپوزیتی نیکل- نانوزیرکونیا 48
شکل 4-4 آنالیز شیمیایی EDS پوشش نانوکامپوزیتی نیکل- نانوزیرکونیا 48
شکل 4-5 تصویر SEM از مقطع پوشش دو مرحلهای (با پارامترهای ذکر شده در جدول 3-3) بر سوپرآلیاژ پایه نیکلی دارای یک لایه آبکاری نیکل ساده 49
شکل 4-6 آنالیز شیمیایی EDS پوشش آلومیناید دو مرحلهای بر سوپرآلیاژ پایه نیکلی دارای یک لایه آبکاری نیکل ساده (منطقه A در شکل 4-5) 50
شکل 4-7 آنالیز شیمیایی EDS پوشش آلومیناید دو مرحلهای بر سوپرآلیاژ پایه نیکلی دارای یک لایه آبکاری نیکل ساده (منطقه B در شکل 4-5) 51
شکل 4-8 آنالیز شیمیایی EDS پوشش آلومیناید دو مرحلهای بر سوپرآلیاژ پایه نیکلی دارای یک لایه آبکاری نیکل ساده (منطقه C در شکل 4-5) 51
شکل 4-9 آنالیز شیمیایی EDS پوشش آلومیناید دو مرحلهای بر سوپرآلیاژ پایه نیکلی دارای یک لایه آبکاری نیکل ساده (منطقه D در شکل 4-5) 52
شکل 4-10 تصویر SEM از مقطع پوشش نهایی 53
شکل 4-11 آنالیز شیمیایی EDS پوشش نهایی (منطقه A در شکل 4-10) 54
شکل 4-12 آنالیز شیمیایی EDS پوشش نهایی (منطقه B در شکل 4-10) 54
شکل 4-13 آنالیز شیمیایی EDS پوشش نهایی (منطقه C در شکل 4-10) 55
شکل 4-14 آنالیز شیمیایی EDS پوشش نهایی (منطقه D در شکل 4-10) 55
شکل 4-15 آنالیز شیمیایی EDS پوشش نهایی (منطقه E در شکل 4-10) 56
 
فهرست جدول‌ها