حمید اصفهانی

هدف اصلی این پژوهش، بهبود مقاومت در برابر خوردگی داغ و اکسیداسیون در دماهای بالا برای سوپرآلیاژ Inconel 738 LC از طریق فرایند آلومینیوم‌دهی است. استفاده از پوشش‌های مقاوم برای محافظت از فلزات در برابر شرایط دمایی سخت، یکی از نیازهای اساسی در صنایع هوافضا و توربین‌های گازی محسوب می‌شود. عملکرد این پوشش‌ها به ایجاد لایه‌ی اکسیدی پایدار Al2O3 بر سطح فلز بستگی دارد که به عنوان یک سپر محافظ در برابر خوردگی عمل می‌کند. با وجود پژوهش‌های متعددی که در زمینه بهینه‌سازی فرایند آلومینیوم‌دهی انجام شده است، تأثیر دما با ترکیب پودری ثابت در روش خارج از سمانتاسیون کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، پوشش حاوی آلومینیوم با استفاده از روش خارج از پک سمانتاسیون بر سوپرآلیاژ پایه نیکل اعمال شد. پودر مورد استفاده شامل ترکیبی از آلومینیوم، فعال‌کننده‌ی NH₄Cl، و پرکننده‌ی بی‌اثر آلومینا بود که به ترتیب با نسبت‌های وزنی ۱۸، ۳ و ۷۹ درصد مخلوط شدند. فرایند پوشش‌دهی در سه دمای ۹۵۰، ۱۰۰۰ و ۱۰۵۰ درجه سلسیوس در یک کوره تیوبی با جریان گاز آرگون به‌منظور ایجاد محیط خنثی انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش دما از ۹۵۰ به ۱۰۵۰ درجه سلسیوس، عمق لایه نفوذی از ۳۲ میکرومتر به ۵۲ میکرومتر افزایش یافته است. علاوه بر این، شدت پیک فاز β-NiAl، که به ‌عنوان فازی مطلوب برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون شناخته می‌شود، با افزایش دما از ۸۰٪ به ۱۰۰٪ ارتقا یافت. پس از اعمال پوشش، عملکرد نمونه‌ها از طریق آزمون‌های خوردگی داغ و اکسیداسیون در دماهای بالا ارزیابی شد. آزمون خوردگی داغ به مدت ۳۰ ساعت در دمای ۹۰۰ درجه سلسیوس با استفاده از نمک‌های خورنده Na₂SO₄، NaCl و V₂O₅ انجام شد. علاوه بر این، آزمون اکسیداسیون در دمای بالا به مدت ۸۰ ساعت در دمای ۹۵۰ درجه سلسیوس و در اتمسفر هوا صورت گرفت. برای ارزیابی ریزساختار پوشش‌ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مجهز به طیف‌نگار تفکیک انرژی (EDS) استفاده شد. ترکیبات فازی نیز با کمک پراش‌سنجی پرتو ایکس (XRD) شناسایی شدند. نتایج آزمون خوردگی داغ نشان داد که نمونه بدون پوشش به‌شدت تخریب شد و بیشترین تغییر وزن (5/26 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع) را داشت، در حالی که نمونه‌های آلومینیوم‌دهی‌شده کمتر تخریب شدند. در میان نمونه‌های آلومینیوم‌دهی‌شده، نمونه‌ای که در دمای ۱۰۵۰ درجه سلسیوس آلومینیوم‌دهی شده بود، کم‌ترین میزان تخریب و تغییر وزن (3/7 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع) را به خود اختصاص داد. علاوه بر این، نتایج آزمون اکسیداسیون در دماهای بالا نشان داد که لایه‌ای پایدار از اکسید بر سطح نمونه‌های آلومینیوم‌دهی‌شده تشکیل شده است. بهبود رفتار این نمونه‌ها ناشی از وجود درصد بالاتر فاز NiAl در دمای ۱۰۵۰ درجه سلسیوس است.