تأثیر محتوای Si بر روی ریزساختار و خواص اصطکاک در دمای بالا پوشش FeCrNiCSix توسط لایه‌بندی لیزری

تجهیزات متالورژی برای صنعت متالورژی ضروری است. شرایط کاری آن پیچیده است، اغلب در دمای بالا (500 درجه)، بار سنگین و سایر خدمات محیطی، سایش در دمای بالا، اکسیداسیون در دمای بالا به راحتی منجر به آسیب سطح تجهیزات می شود و سپس بر ایمنی خدمات و عمر سرویس تأثیر می گذارد. تکنولوژی پوشش سطح وسیله ای مهم برای محافظت از قطعات متالورژیکی است. در حال حاضر، فناوری حفاظت از سطح قطعات متالورژی شامل فناوری پاشش، فناوری ذوب قوس، جوشکاری سطحی، فناوری روکش لیزری و غیره است. فناوری روکش لیزری از پرتو لیزر پرانرژی برای ذوب پودر و تشکیل یک حوضچه مذاب روی سطح ماتریس در همان زمان استفاده می کند. پس از خنک شدن سریع، پوشش با پیوند متالورژیکی با ماتریس تشکیل می شود. پوشش تهیه شده توسط فناوری روکش لیزری دارای مزایای اتصال متالورژیکی، سرعت انتشار رقیق کم، ناحیه کوچک تحت تأثیر حرارت و ساختار متراکم است، بنابراین پوشش محافظ تهیه شده توسط فناوری روکش لیزری به وسیله ای مؤثر برای محافظت از قطعات متالورژی تبدیل شده است.

مواد پوشش کلیدی برای اثر محافظتی پوشش روکش لیزری بر روی سطح قطعات متالورژیکی است. در میان آنها، پوشش آلیاژ Fe-Cr-Si می تواند از بستر در برابر گازهای با دمای بالا، اکسیدها و محیط های خورنده در محیط های با دمای بالا محافظت کند، دارای مقاومت اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی و سختی و مقاومت در برابر سایش بالا است و به طور گسترده استفاده می شود. در دمای بالا، خوردگی بالا، محیط سایش بالا حفاظت از سطح قطعات خدمات. اثر محتوای Si ({4}}.6%-2.5%) بر ریزساختار و خواص فولاد مقاوم در برابر سایش آلیاژ Fe-Cr مشخص شده است که افزودن Si به بهبود توزیع کمک می‌کند. فاز دوم کاربیدها با افزایش محتوای Si، سختی فولاد آلیاژی افزایش می‌یابد و مقاومت در برابر سایش و خوردگی بهبود می‌یابد. هنگامی که محتوای Si به 2.3٪ می رسد، چقرمگی آن کاهش می یابد.

به طور خلاصه، عناصر Si می توانند به طور موثر مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر اکسیداسیون پوشش را بهبود بخشند. با این حال، در حال حاضر، تحقیقات اصلی بر روی پوشش آلیاژی با محتوای Si کم تمرکز دارد.< 5 wt.%), and there are few studies on the alloy coating with high Si content (>5 درصد وزنی. بنابراین، در این مقاله، پوشش FeCrNiCSix با استفاده از فناوری روکش لیزری تهیه شد و تأثیر تغییر محتوای Si بر روی ریزساختار پوشش FeCrNiCSix تحت محتوای Si بالا (5 وزنی، 10 وزنی، 15 درصد وزنی) مورد مطالعه قرار گرفت. تأثیر سختی و مقاومت در برابر سایش در دمای بالا، پایه‌ای نظری برای مطالعه پوشش‌های آلیاژی با Si بالا فراهم می‌کند و برخی پشتیبانی فنی را برای محافظت از سطح قطعات متالورژیکی فراهم می‌کند.

پودر پوشش از پودر کروم، پودر سیلیکون، پودر نیکل، پودر کربن و پودر آهن با خلوص بیشتر یا برابر با 99٪ ساخته شده است و اندازه ذرات پودر پس از غربالگری 53 ~ 150 میکرومتر است. پودرهای مخلوط حاوی عناصر 5 درصد وزنی، 10 درصد وزنی و 15 درصد وزنی Si با استفاده از تعادل الکترونیکی با دقت بالا NX{6}} تهیه شد. ترکیب پودر مخلوط در جدول 1 نشان داده شده است. پس از پیکربندی، از آسیاب گلوله ای سیاره ای برای مخلوط کردن استفاده کنید. سرعت چرخش 200 دور در دقیقه، زمان 4 ساعت و پس از اختلاط پودر، از کوره خشک کن خلاء برای خشک کردن در دمای 100 درجه به مدت 2 ساعت استفاده شد. پوشش‌های تهیه‌شده توسط پودر با محتوای Si مختلف، پوشش‌های 5Si، 10Si و 15Si نام‌گذاری شدند (در جدول 2 نشان داده شده است). ماتریس از صفحه فولادی 1Cr11Ni2W2MoV (1Cr11Ni) مقاوم در برابر حرارت ساخته شده است.

Tab.1 ترکیب زیرلایه فولادی مقاوم در برابر حرارتe(درصد وزنی)

Tab.2 ترکیب بندی offFeCrNiCSix پودر(wt.%)

تجهیزات روکش لیزری از لیزر فیبر TruDisk6{{10}}06 استفاده می‌کنند، پارامترهای فرآیند عبارتند از قدرت لیزر 1600 وات، نرخ اتصال 50٪، قطر نقطه 5 میلی‌متر، سرعت اسکن 600 میلی‌متر در دقیقه، و تغذیه پودر. سرعت 5 دور در دقیقه پس از اتمام روکش پوششی، نمونه با تجهیزات سیم برش DK7750 به شکل مکعبی به طول ضلع 10 میلی متر برش داده می شود. روکش با سمباده صیقلی و جلا می شود. خوردگی حدود 10 ثانیه در محلول خوردگی حاوی 0.7 درصد وزنی HF، 43 درصد وزنی HNO3، 50 درصد وزنی H2O بود. ریزساختار پوشش توسط میکروسکوپ متالوگرافی LeicaDM6000M و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی FEI-Sirion 200 مشاهده شد و ترکیب شیمیایی هر فاز توسط طیف‌سنج پراکنده انرژی (EDS) میکروسکوپ الکترونی روبشی آنالیز شد. آنالیز فاز XRD با پراش سنج اشعه ایکس Miniflex600 انجام شد. ریزسختی سنج MC{21}}HVS-1000 ویکرز، سختی سطح مقطع پوشش را اندازه‌گیری می‌کند، با اندازه‌گیری 10 نقطه، هر نقطه با فاصله 1.5 میلی‌متر، و میانگین را می‌گیرد. تجهیزات آزمایشی برای عملکرد سایش در دمای بالا، دستگاه تست سایش MRH{28}} است. نمودار کار اصطکاک و سایش در شکل 1 نشان داده شده است. افت کیفیت سایش توسط تعادل الکترونیکی با دقت بالا DJ1002A اندازه گیری می شود. الگوی تست سایش به صورت بلوک‌های مکعبی با طول، عرض و ارتفاع به ترتیب 20 میلی‌متر، 10 میلی‌متر و 10 میلی‌متر برش داده شد و با کاغذ سنباده ({35}} مش) پرداخت و پرداخت شد. پس از تشخیص توسط پروفیلومتر توپوگرافی سه بعدی، متوسط ​​زبری سطح نمونه های تست سایش سه پوشش با محتوای سی متفاوت 0.91 میکرومتر است و پارامترهای ویژه تست سایش در دمای بالا در جدول 3 نشان داده شده است.

Tab.3 پارامترهای پوشیدن دمای بالاخیابان

(1) در پوشش های 5Si، 10Si و 15Si تهیه شده توسط روکش لیزری، ریزساختار پوشش های 5Si عمدتاً ساختار دندریتی و هم محوری است و ترکیب فاز عمدتاً از محلول های جامد -Fe و Fe-Cr تشکیل شده است. ریزساختار پوشش‌های 10Si و 15Si عمدتاً هم محور است و ترکیب فاز عمدتاً از محلول جامد Fe3Si و Fe-Cr تشکیل شده است.

(2) با افزایش محتوای عنصر Si، سختی و نرخ سایش پوشش به نوبه خود افزایش می یابد، که به این دلیل است که فاز Fe3Si در حالی که سختی بالایی دارد، شکنندگی خاصی دارد و در طول فرآیند سایش پوسته شدن جدی رخ می دهد و نرخ سایش پوشش بر این اساس افزایش می یابد.

(3) پوشش 5Si عمدتاً با سایش چسب و سایش اکسیداتیو مشخص می شود و مقاومت در برابر سایش آن در دمای بالا بهترین است، اما مقاومت در برابر اکسیداسیون آن ضعیف و سختی آن کم است. پوشش های 10Si و 15Si عمدتاً سایش ساینده هستند و میزان سایش به طور متوالی افزایش می یابد. در مقایسه با این سه، پوشش 10Si به عنوان بهترین پوشش محتوای Si شناخته می شود.

شرکت فناوری لیزر Xi'an Guosheng یک شرکت با فناوری پیشرفته متخصص در تحقیق و توسعه، ساخت و فروش دستگاه روکش لیزری اتوماتیک، دستگاه روکش لیزری پرسرعت، دستگاه خاموش کننده لیزر، دستگاه جوش لیزری و تجهیزات چاپ سه بعدی لیزری است. محصولات ما مقرون به صرفه هستند و در داخل و خارج از کشور به فروش می رسند. اگر به محصولات ما علاقه مند هستید، لطفاً با ما در bob@gshenglaser.com تماس بگیرید.