ارزیابی مقاومت به سایش پوشش‌های Al2O3 و کامپوزیتی Al2O3-Y2O3 ایجاد شده به روش پاشش پلاسمایی اتمسفری

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• حسین آقاجانی ¹
• سعید تقی‌رمضانی ²
• ضیاء والفی ³
• مسعود میرجانی ⁴

¹ مجتمع مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر. تهران.ایران

² سطح و پوشش، پژوهشکده مواد فلزی، مجمتمع مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر. تهران. ایران

³ مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت. دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

⁴ مجتمع مواد و فناوریهای ساخت. دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

10.22067/jmme.2025.92886.1200

چکیده

در این پژوهش، پوشش‌های آلومینای میکرونی و کامپوزیت Al2O3-20%Y2O3 به‌ روش پاشش پلاسمایی اتمسفری اعمال شدند. هدف از این کار بررسی تأثیر افزودن فاز ثانویه‌ی ایتریا بر ریزساختار، سختی و استحکام چسبندگی پوشش‌های آلومینایی بود. ارزیابی پوشش‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش‌سنجی پرتوایکس، آزمون ریزسختی و استحکام چسبندگی انجام شد. همچنین به‌منظور بررسی رفتار سایشی پوشش‌ها از آزمون سایش پین روی دیسک از نیروهای 2، 10 و 20 نیوتن استفاده شد. نتایج نشان دادند سختی پوشش‌ آلومینا 110 ویکرز از کامپوزیت آن با اکسید ایتریم بیشتر بوده در حالیکه استحکام چسبندگی پوشش‌ کامپوزیتی Al2O3-20%Y2O3، MPa 6/4 بیشتر از پوشش آلومینای خالص است و دلیل این امر، چسبندگی بهتر اسپلت‌ها ناشی از اتصالات شیمیایی ایتریا و آلومینا در پوشش‌های کامپوزیتی است. همچنین در پوشش کامپوزیتی، اگرچه سختی کمتری نسبت به پوشش تک‌جزئی آلومینا داشت، اما مقدار تافنس بالاتر و ریزساختار بهتر آن اثر غالبی دارد و منجر به بهبود عملکرد مقاومت به سایش آن در برابر ساینده کاربید تنگستن شد. علاوه بر این داده‌های کاهش وزن نیز نشان داد که پوشش کامپوزیتی عملکرد بهتری را در مقاومت به سایش در تمام نیروهای آزمون دارد.

کلیدواژه‌ها

• آلومینا
• فاز ثانویه ایتریا
• پاشش پلاسمایی اتمسفری
• مقاومت به سایش
• ریزسختی
• چسبندگی

موضوعات

• متالورژی سطوح و پوشش

---

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the wear resistance of Al2O3 and Al2O3-Y2O3 composite coatings deposited by atmospheric plasma spraying

نویسندگان [English]

• Hossein Aghajani ¹
• saied taghiramezani ²
• zia valefi ³
• masud mirjani ⁴

¹ Malek-e-Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

² Malek-e-Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

³ Malek-e-Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

⁴ Malek-e-Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

In this study, microni alumina and Al2O3-20%Y2O3 composite coatings were applied by atmospheric plasma spraying. The aim of this work was to investigate the effect of adding a secondary phase of yttria on the microstructure, hardness and adhesion strength of alumina coatings. The coatings were evaluated using scanning electron microscopy, X-ray diffraction, microhardness testing and adhesion strength testing. Also, in order to investigate the wear behavior of the coatings, pin-on-disk wear test was used with forces of 2, 10 and 20 N. The results showed that the hardness of the alumina coating was 110 Vickers higher than its composite with yttrium oxide, while the adhesion strength of the Al2O3-20%Y2O3 composite coating was 4.6 MPa higher than that of the pure alumina coating, and the reason for this is the better adhesion of the splats due to the chemical bonding of yttria and alumina in the composite coatings. Also, in the composite coating, although it had a lower hardness than the single-component alumina coating, its higher toughness and better microstructure had a dominant effect and led to improved wear resistance performance against tungsten carbide abrasive. In addition, the weight loss data also showed that the composite coating had a better performance in wear resistance at all test forces.

کلیدواژه‌ها [English]

• Alumina
• Yttria secondary phase
• Atmospheric Plasma Spraying
• Wear resistance
• Micro-hardness
• Adhesion