ایجاد ترکیبات بین فلزی Al -Fe بر فولاد با روش آسیاب کاری و عملیات حرارتی

در این پژوهش از روش آسیابکاری مکانیکی، توسط دستگاه آسیاب پر انرژی گلوله ای اسپکس (SPEX) برای ایجاد پوشش آلومینیوم بر روی سطح فولاد ساده کربنی (CK 45) استفاده شد. بدین منظور گلوله های به قطر 4 میلی متر از جنس فولاد سخت بلبرینگ با مقدار وزنی 50 گرم، پودر آلومینیوم تجاری با درجه ی خلوص 99/99 درصد، با اندازه ی ذرات کوچکتر از 150 میکرومتر و مقدار وزنی 5 گرم به همراه زیر لایه های فولاد ساده کربنی (CK 45) در ابعاد 8×8 میلی متر و به ضخامت 3 میلی متر در محفظه ی آسیاب ریخته شدند. آسیابکاری در زمان های مختلف بین 10 دقیقه تا 30 ساعت در دمای محیط انجام گردید، سپس نمونه ها در زمان های مختلف 2، 4، 6، 8، 10 و 30 ساعت در دمای ثابت 550 درجه ی سانتی گراد در شرایط خلاء تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند تا نحوه ی تشکیل ترکیبات بین فلزی FeAl مشخص شوند و تاثیر زمان عملیات حرارتی بر خواص پوشش از قبیل چسبندگی، تغییرات فازی، ضخامت لایه ی ترکیبات بین فلزی و سختی بررسی شد. به منظور مشخصه یابی و بررسی مورفولوژی پوشش تولید شده، نمونه ها تحت آزمون های پراش پرتوی ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز عنصری نقطه ای و خطی (EDS) و همچنین ریز سختی سنجی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده نشان داد بهترین پوشش از نظر خواص ساختاری و یکنواختی سطح پس از 80 دقیقه آسیابکاری ایجاد می شود. نتایج عملیات حرارتی در دمای ثابت 550 درجه ی سانتی گراد به مدت زمان 30 ساعت نشان داد، که فصل مشترکی میان پوشش آلومینیوم و زیر لایه ی فولادی تشکیل شده از مقدار ضخامت در حد 28 میکرومتر برخوردار است. همچنین آزمون ریز سختی سنجی بر روی نمونه های پوشش داده شده انجام شد و نتایج حاصل از آن نشان داد که پوشش پس از 80 دقیقه آسیابکاری، قبل از عملیات حرارتی دارای مقدار سختی پائین در حد 75 ویکرز بوده که بعد از انجام عملیات حرارتی به مدت زمان 30 ساعت، مقدار سختی پوشش در فصل مشترک Fe/Al به 471 ویکرز افزایش یافت که ناشی از تشکیل ترکیبات بین فلزی در فصل مشترک پوشش/ زیرلایه است.