خلاصه اختراع :

در این پروژه ایجاد پوششهای بین فلزی Fe-Al-Ti به منظور بهبود رفتار تربیولوژیكی فولاد ابزاركربنی مورد پژوهش قرار گرفته است. تا بتوان از این آلیاژ در صنایع حساس به ویژه انرژی هسته ای استفاده نمود. برای تشكیل تركیبات بین فلزی Fe-Al-Ti به چند روش مختلف عمل گردید. در روش اول بر روی نمونه های فولادی عملیات تیتانایزینگ صورت گرفت. برای این عملیات از روش پودر فشرده با تركیبات مختلف و در دمای 900c استفاده شد. در ادامه روی نمونه های تیتانایز شده، پوشش آلومینیمی با روش پودر فشرده ایجاد و سپس آنیل نفوذی در دمای 850c صورت گرفت. در روش دوم، ابتدا بر روی نمونه های فولادی پوشش آلومینیمی به روش پودر فشرده در دمای 850c ایجاد و سپس عملیات تیتانایزینگ در دمای 900c به روش پودر فشرده انجام گرفت و پس از آن بر روی نمونه ها، در كوره گاز آرگون، جهت ایجاد شرایط نفوذ متقابل عناصر لایه با زیر لایه آنیل نفوذی در دمای 850c انجام شد و زمان بهینه نفوذ برای هر نمونه براساس رفتار تریبولوژیكی انتخاب گردید. برای بررسی ایجاد تركیبات بین فلزی Ti-Al به طور همزمان بر سطح فولاد از دو روش استفاده شد. در روش اول، از مخلوط پودری آلومینیم و فروتیتانیم به طور همزما استفاده شد و در روش دوم از مخلوط پودر اكسید تیتانیم به همراه احیا كننده آلومینیم استفاده گردید. برای بررسی و شناسایی ساختار میكروسكوپی و فاز اهی به وجود آمده در سطح، از آزمایش های متاگرافی، پراش پرتو ایكس XRD ، میكوروآنالیزEDX، اسپكتروسكوپی پلاسمایی GDOS و سختی سنجی استفاده شد. به منظور ارزیابی رفتار سایشی و خواص تیبولوژیكی پوشش های به وجود آمده و همچنین بررسی تاثیر بار اعمالی و مسافت لغزش، آزمایش های سایش خشك توسط یك دستگاه رفت و برگشتی انجام گرفت در این آزمایش از فولاد AlSl و 52100 بعنوان سطح مقابل سایش استفاده شد. در حین انجام آزمایش های سایش تغییرات ضریب اصطحكاك به طور دائم توسط دستگاه، اندازه گیری و ترسیم گردید و به منظور شناسایی مكانیزم غالب سایش از میكروسكوپ الكترونی رویشی sem برای مشاهده سطوح و ذرات سایش استفاده شد. رد سطح نمونه های فولادی آلومینایز شده یك پوشش سه لایه ای شامل، یك لایه غنی از آلومینیم، FeAl و Fe3Al مشاهده می گردد. با انجام عملیات تیتانایزینگ روی یان نمونه ها یك ساختار سه لایه ای تشكیل می شود كه لایه اول Ti3Al، لایه دوم FeAl ، لایه سوم Fe3Al می باشد. انجام آنیل نفوذی غلظت تیتانیم سطح را كاهش داده و یك ساختار سه لایه ای ایجاد می كند كه لایه اول Ti Al ،لایه دوم مخلوطی از FeAl و Fe3Al و بالاخره لایه سوم Fe3Al می باشد. نتایج آزمایش های سایش نشان می دهد كه پوشش های Fe-Al-Ti توانسته اند رفتار تریبولوژیكی فولاد رابه نحو موثری بهبود بخشیدن. همچنین آزمایش های اكسداسیون در دماهای بالا نشان می دهد كه این تركیبات قابلیت بهبود خواص اكسیداسیون فولاد را دارند. به نحوی كه می توان از این فولاد آلیاژی در ساخت اجراء و قطعات راكتورهای هسته ای، ماهواره های فضایی و صنایع مربوط به نانو تكنولوژی استفاده نمود.