فهرست مطالب

علوم و مهندسی سطح ایران - پیاپی 15 (1391)
  • پیاپی 15 (1391)
  • تاریخ انتشار: 1391/11/15
  • تعداد عناوین: 11
|
  • ولی شعاعی راد، فرهاد گلستانی فرد، جعفر جوادپور، محمدرضا بیاتی صفحه 1
    آلومینیوم بدلیل خواص منحصر به فردی نظیر استحکام ویژه بالا، دانسیته پایین و نیز فراوانی در پوسته زمین از مهم ترین مواد مهندسی بوده و دارای کاربردهای متنوعی شامل صنعت هوافضا، خودرو و ساختمان است. اما برخی عیوب ذاتی آن نظیر سختی پایین، مقاومت سایشی پایین و نیز مقاومت به خوردگی پایین، کاربرد وسیع و طولانی مدت آن را در صنعت محدود نموده است. راه های متعددی برای غلبه بر این عیوب پیشنهاد شده است که از این بین می توان به پوشش دهی قطعات آلومینیومی با پوشش های آلومینایی و آلومینا- زیرکونیایی اشاره کرد. در این تحقیق، پوشش های کامپوزیتی ZrO2-Al2O3 تحت شرایط مختلف بر روی فلز آلومینیوم با استفاده از روش Micro Arc Oxidation(MAO) رشد داده شد. این پوشش ها تحت جریان AC در الکترولیت حاوی نمک ZrOCl2.8H2O سنتز شد. طبق نتایج XPS، XRD و EDX، پوشش ها بیشتر شامل فازهای a-Al2O3، g-Al2O3، ZrO2 مونوکلینیک و ZrO2 تتراگونال بودند. با افزایش ولتاژ، درصد زیرکونیوم در پوشش افزایش پیدا می کرد. نتایج AFM دال بر تشکیل سطحی زبر بود بگونه ای که زبری سطح با افزایش ولتاژ بیشتر می شد. بررسی مورفولوژی پوشش ها با استفاده از SEM نشان داد که مورفولوژی به شدت به ولتاژ اعمالی بستگی دارد.
    کلیدواژگان: زیرکونیا، آلومینا، کامپوزیت، پوشش، Micro Arc Oxidation
  • فرهاد شهریاری نوگورانی، فخرالدین اشرفی زاده صفحه 9
    با توجه به جایگاه صنعتی پوشش های آلومینایدی درکاربردهای قطعات داغ توربین گازی، شناخت چگونگی تاثیر لایه های از پیش نفوذ داده شده بر ریزساختار نهایی و خواص پوشش اصلاح شده حایز اهمیت است. در این مقاله نتایج مطالعات ریزساختاری لایه های نفوذی سیلیسیم و تیتانیم و پوشش های آلومیناید نفوذی اصلاح شده مبتنی بر آنها ارایه شده است. فازهای شرکت کننده در پوشش های میانی و نهایی شناسایی شده و به منظور تعیین مکانیزم رشد پوشش مورد استفاده قرار گرفته است. لایه نفوذی سیلیسیم به سمت داخل رشد کرده و ضخامت پوشش اصلاح شده را تا بیش از دو برابر نسبت به پوشش آلومیناید ساده افزایش می دهد که نیمی از این ضخامت از فاز ترد Ni2Al3 تشکیل شده است. لایه نفوذی تیتانیم به سمت بیرون زیرلایه رشد می کند و با افزایش اندک ضخامت پوشش اصلاح شده، نواحی سطحی را تا حدی از عناصر آلیاژی زیرلایه رقیق می کند. این موضوع تاثیر مثبتی بر خواص خوردگی دمای بالا به ویژه خوردگی داغ با مکانیزم فلاکسینگ اسیدی خواهد داشت.
    کلیدواژگان: تیتانیم دهی، سیلیسیم دهی، آلومیناید اصلاح شده، مکانیزم رشد
  • بابک علوی، شاهین خامنه اصل، ماندانا ضمیران صفحه 17
    مقاومت الکتریکی لایه های نازک نیمه هادی های اکسید فلزی تابعی از ترکیب گاز محیط فراگیرنده آنها است. نانولوله های اکسید تیتانیوم به گاز هیدروژن حساس هستند و در برابر این گاز، کاهش چشمگیری در مقدار مقاومت الکتریکی این نانولوله ها مشاهده می شود. در این تحقیق، نانولوله های اکسید تیتانیوم، به روش اکسیداسیون آندی در دونوع الکترولیت آبی و آلی بر روی سطح ورق تیتانیوم ایجاد شدند. نتایج بدست آمده از بررسی شناسایی گاز هیدروژن نشان داد که نانولوله های اکسید تیتانیوم با دیواره ی نازک تر و طول کوتاهتر برای شناسایی گاز هیدروژن مناسب هستند. در تحقیق حاضر از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و الگوهای تفرق اشعه ایکس(XRD) برای بررسی مورفولوژی سطح و ساختمان بلوری نانولوله ها استفاده شد.
    کلیدواژگان: نانولوله، اکسید تیتانیوم، اکسیداسیون آندی، حسگر گاز، هیدروژن
  • مصطفی طهری، مرتضی شمعانیان، مهدی صالحی صفحه 23
    در این پژوهش به منظور افزایش سختی و مقاومت به اکسیداسیون پوشش های CoNiCrAlY و مقایسه آن با پوشش تجاری، پودرهای کامپوزیتی و نانوساختار CoNiCrAlY + YSZ به روش آسیاب کاری مکانیکی تهیه شدند. برای این کار مقادیر صفر، 5، 10 و 15 درصد YSZ به پودر CoNiCrAlY اضافه شد. سپس پوشش های مورد نظر و پوشش تجاری با استفاده از روش HVOF بر روی زیرلایه Inconel 617 اعمال گردید. برای ارزیابی پوشش ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش اشعه ایکس و میکروسختی سنج استفاده شد. نتایج نشان داد پوشش های دارای سرامیک در حین پاشش رشد دانه کمتری از خود نشان داده اند. افزودن YSZ به پوشش CoNiCrAlY باعث شده است که تخلخل پوشش افزایش یابد، ولی سختی پوشش در حدود 100% افزایش یافته است. به علت افزایش تخلخل پوشش ها مقاومت به اکسیداسیون پوشش های کامپوزیتی کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: CoNiCrAlY، YSZ، HVOF، کامپوزیت نانوساختار، اکسیداسیون دما بالا
  • مهدی رستمی، بهنام لطفی صفحه 33
    جهت ایجاد لایه کامپوزیتی بر سطح آلیاژ ریختگی آلومینیم A380 از فرآیند قوس تنگستن تحت گاز محافظ آرگون (TIG) استفاده شد. بدین منظور مخلوطی از پودرهای آلومینیم، سیلیسیم و کاربیدسیلیسیم به نسبت های مختلف همراه با مقدار مناسب چسب سیلیکات سدیم و آب به صورت خمیر پیش نشست بر روی زیرلایه مورد نظر چسبانده شد. پس از خشک شدن و پیشگرم نمونه ها عملیات ذوب سطحی توسط فرآیند جوشکاری TIG تحت پارامترهای بهینه انجام شد. در اثر این عملیات لایه کامپوزیتی Al-SiC بر سطح آلیاژ آلومینیم ایجاد گردید. جهت ارزیابی ریزساختاری و بررسی خواص لایه ایجاد شده بر زیرلایه از پراش سنجی پرتو ایکس(XRD)، میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی(SEM)، میکروآنالیزور عنصری(EDS) و ریزسختی سنجی استفاده شد. نتایج حاصل توزیع یکنواختی از ذرات SiC در زمینه دندریتی آلومینیم را نشان داد. همچنین ذرات SiC درحین اعمال گرمای ناشی از عملیات ذوب سطحی لایه پیش نشسته شده، به صورت جزیی حل شده و منجر به تشکیل فازهایی همچون Si و Al4SiC4 با سختی در حدود 1000 ویکرز می شود. همچنین افزودن سیلیسیم به مخلوط پودر پیش نشست منجر به افزایش سختی سطحی روکش می شود.
    کلیدواژگان: آلیاژ ریختگی آلومینیم، کاربید سیلیسیم، TIG، ذوب سطحی، لایه کامپوزیتی
  • میر قاسم حسینی، محمدمحسن مومنی ماهانه صفحه 41
    در این تحقیق، در ابتدا از طریق آندایزینگ تیتانیوم، نانولوله های دی اکسید تیتانیوم بسیار منظم سنتز شد و در ادامه با استفاده از روش میکروامولسیون، نانوذرات پلاتین بر روی سطح نانولوله های دی اکسید تیتانیوم حاصل ایجاد گردید. مورفولوژی و آنالیز سطح نانولوله های TiO2 حاصل و نانوذرات پلاتین دوپ شده، الکترودهای Pt-TiO2، با استفاده SEM و XRD مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از روش های الکتروشیمیایی، اکسیداسیون الکتروشیمیایی الکلها و قندها بر روی الکترودهای Pt-TiO2 مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که دانسیته جریان پیکهای اکسیدی بر روی الکترودهای Pt-TiO2 برای اکسیداسیون الکتروشیمیایی الکلها و قندها، چندین برابر بزرگتر از دانسیته جریان پیکهای اکسیدی آنها بر روی الکترود پلاتین صاف و یکنواخت است. نتایج نشان داد که درمقایسه با الکترود پلاتین خالص، الکترودهای حاصل از فعالیت الکتروکاتالیستی بسیار بالاتری برخوردار هستند. خواص فوتوکاتالیستیTiO2 باعث می شود تا بعد از مسموم شدن سطح الکترودها بوسیله حدواسطهای مختلف؛ در اثر تابش کوتاه مدت نور UV، الکترودهای Pt-TiO2 مجددا قابل استفاده باشند.
    کلیدواژگان: آندایزینگ نانوذرات پلاتین، فوتوکاتالیست، خودتمییزشوندگی، پیلهای سوختی
  • مهیار محمدنژاد، مرتضی شمعانیان، محمدحسین عنایتی، مهدی صالحی صفحه 49
    در این تحقیق از روش آسیابکاری مکانیکی جهت ایجاد پوشش ترکیبات بین فلزی NiAl برسطح فولاد ساده کربنی استفاده شده است. بدین منظور از ترکیب پودر Ni-Al با نسبت اتمی 1:1 همراه با گلوله های با قطر ونسبت گلوله به پودرمتفاوت در محفظه آسیاب پر انرژی اسپکس در زمان های متفاوت استفاده شد و نمونه زیر لایه فولادی در انتهای محفظه ثابت شد. حین فرآیند آسیابکاری سطح فلز زیر لایه تحت ضربات متوالی گلوله قرار می گیرد. دراثر ضربات متوالی گلوله، ذرات پودر بین گلوله و زیر لایه قرارگرفته و پودر بر سطح زیر لایه جوش سرد خورده و پوشش ایجاد می شود. درادامه عملیات حرارتی بر نمونه های بدست آمده از شرایط مختلف آسیا بکاری انجام شد. ضخامت و سختی پوشش با فاکتور های قطر گلوله، نسبت وزنی گلوله به پودروزمان آسیابکاری بهینه شده است. به منظور مشخصه یابی و بررسی موروفولوژی پوشش، نمونه ها تحت آزمایش پراش اشعه ایکس(XRD) ومیکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) وعبوری(TEM) قرار گرفته شد. یافته های پژوهشی نشان داد، پوشش با ترکیب بین فلزی NiAlبر سطح فلز پایه تشکیل شده است. با افزایش زمان آسیابکاری ضخامت پوشش افزایش می یابد و ساختار پوشش از حالت لایه ای به محلول جامد تبدیل شده است. بهترین شرایط با گلوله به قطرmm4 و نسبت وزنی گلوله به پودر 10:1 ایجاد شد. افزایش زمان آسیابکاری تا 480 دقیقه باعث کاهش اندازه ذرات تا nm28 شده است.
    کلیدواژگان: آلیاژسازی مکانیکی، پوشش دهی، ترکیبات بین فلزی، نانو ساختار، Ni، Al
  • مهدی جلالی عزیزپور، سلمان نوروزی، حمیدرضا سلیمی جزی صفحه 59
    در این مقاله تاثیر پارامترهای اساسی پاشش حرارتی HVOF بر سرعت ذرات پودر سرمت WC-12Co مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثیر فاصله پاشش، نسبت اکسیژن به سوخت، نرخ تغذیه پودر و سرعت حرکت تفنگ مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بررسی آماری نشان می دهد که با کاهش فاصله پاشش و افزایش نرخ تغذیه پودر، سرعت ذره افزایش می یابد. این در حالی است که افزایش نسبت اکسیژن به سوخت همواره باعث افزایش سرعت ذره نمی شود و سرعت نسبی تفنگ نسبت به زیرلایه نیز بر سرعت ذره عملا بی تاثیر است. نتایج تحلیل واریانس نشان می دهد که سهم مشارکت فاصله پاشش، نسبت اکسیژن به سوخت و نرخ تغذیه پودر بر سرعت ذره در حین برخورد به ترتیب 50 درصد، 29درصد و 15درصد است. تاثیر فاصله پاشش بر دمای ذره و ضخامت قابل دستیابی مورد ارزیابی قرار گرفت. از سیستم پاشش حرارتی HVOF با گاز مایع و سیستم نوری پایش ذره Spray Watch، میکروسکوپی الکترونی، پراش پرتو X و ضخامت سنجی بهره لازم حاصل گردید.
    کلیدواژگان: پودر کاربید تنگستن، کبالت، فاصله پاشش، پایش ذره، سرعت ذره، تاگوچی
  • سیدمحمدصادق حسینی، کوروش جعفرزاده، آرش ربیعی، محسن صبوری صفحه 65
    در این پژوهش تاثیر سه روش پاسیواسیون شیمیایی، الکتروشیمیایی و الکتروشیمیایی – شیمیایی روی رفتار خوردگی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی نوع 420 در محیط NaCl5/3% ساکن با استفاده از تکنیک های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی(EIS) و پلاریزاسیون دینامیکی و آنالیز کروم و آهن محلول پاسیواسیون با روش ICP، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بررسی های انجام شده نشان می دهد که امپدانس سطح نمونه به نسبت آهن به کروم حل شده در محلول پاسیواسیون، ضخامت لایه های داخلی و خارجی فیلم پاسیو و میزان همگنی این لایه ها وابسته است. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از روش الکتروشیمیایی – شیمیایی بهترین عملکرد را به لحاظ افزایش مقاومت به خوردگی ایجاد می کند و لایه پاسیو تشکیل شده به دو روش شیمیایی و الکتروشیمیایی نیز عملکردی تقریبا مشابه داشته اند. همچنین نتایج حاکیست که فیلم پاسیو تشکیل شده با هر سه روش فوق دارای مقاومت به خوردگی بالایی نسبت به فیلم پاسیو تشکیل شده به صورت طبیعی(تشکیل شده در هوای مرطوب) بودند.
    کلیدواژگان: خوردگی، فولاد زنگ نزن مارتنزیتی نوع 420، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، پاسیواسیون شیمیایی، الکتروشیمیایی، الکتروشیمیایی - شیمیایی، NaCl 5، 3%
  • محمدرضا برهانی، رضا مظفری نیا، مظاهر رمضانی، ایمان ابراهیم زاده صفحه 73
    در این تحقیق، لایه نشانی پوشش نانو کامپوزیتی Al2O3-DLC-MoS2-Au به منظور بهبود رفتار سایشی فولاد C440 (یکی از فلزات پرکاربرد در قطعات متحرک فضایی)، توسط فرآیند رسوب فیزیکی بخار و با استفاده از دو منبع پرتو الکترونی و حرارتی انجام شد. به منظور ارزیابی رفتار تریبولورژیکی پوشش بدست آمده، از آزمون های میکروسختی سنجی ویکرز، زبری سنجی و سایش به روش پین بر روی دیسک در محیط مرطوب و اتمسفر خشک (گاز نیتروژن) استفاده شد. نتایج آزمون های مذکور و بررسی انجام شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنج تفکیک انرژی از سطح سایش پوشش، نشان دهنده تشکیل پوششی مطلوب با چسبندگی و چقرمگی مناسب بر روی زیرلایه، حصول میزان زبری و سختی به مراتب بهتر از الزامات مورد نیاز برای پوشش های فضایی و همچنین بهبود رفتار تریبولوژیکی سطح فولاد C440 پس از اعمال پوشش فوق است.
    کلیدواژگان: پوشش نانوکامپوزیتی، قطعات متحرک فضایی، رسوب فیزیکی بخار
  • رضا ارغوانیان، نقی پروینی احمدی، ساسان یزدانی صفحه 81
    رفتار خوردگی پوشش های Ni خالص و Ni-ZrO2 کامپوزیتی با استفاده از طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. برای ارایه مدل تئوری مناسب مسیرهای پیشرفت خوردگی بررسی شد. یک مدار معادل بر اساس خصوصیات سطح دارای خوردگی موضعی و قسمت رویین شده ارایه گردیده و تطابق خوبی بین طیف حاصل از مدار معادل و طیف بدست آمده از آزمایش عملی مشاهده شد. مقاومت انتقال بار Ni-ZrO2 بیشتر از Ni خالص بدست آمد. بررسی سطوح خورده شده توسط میکروسکپ الکترونی و مقاطع اچ شده نشان داد که تغییر مسیر خوردگی از مرز بین خوشه های نیکل در پوشش نیکل خالص به مرز بین ذره زیرکونیا و زمینه نیکل در پوشش Ni-ZrO2 کامپوزیتی به همراه تغییر ریزساختار عامل افزایش مقاومت به خوردگی است. نتایج آزمایشات پلاریزاسیون نیز نتایج بدست آمده از طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی را تایید کردند.
    کلیدواژگان: طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی، لایه دوگانه سطحی، مقاومت انتقال بار، مقاومت پلاریزاسیون
|
  • V. Shoaei, Rad, F. Golestani, Fard, J. Javadpour, M. R. Bayati Page 1
    Aluminum alloys are one of the most attractive materials due to their high specific strength, low density, and very abundance reserves in the earth’s crust.Aerospace, automobile, building, and so on are some of the industrial fields where aluminum and its alloys are utilized. However, it has some disadvantages, namely softness, lower wear resistance and lower corrosion resistance, decreases the service life of machine components. An effective approach to defeat these above disadvantages is coating the aluminum components with alumina-based composites coatings. Among alumina-based composites coatings, Al2O3-ZrO2 system has demonstrated unique features. Micro Arc oxidation(MAO) technique was employed to grow zirconia–alumina porous layers. The layers were grown under alternative current in the electrolytes of ZrOCl2 salt. Considering XPS,XRD, and EDX results, the layers mainly consisted of a-Al2O3, γ-Al2O3, monoclinic ZrO2, tetragonal ZrO2. Increasing the voltage resulted in higher zirconium concentration. AFM studies revealed that the surface roughness increased with voltage. Morphological evaluations, performed by SEM, showed that the microstructure of the layers strongly depended on the applied voltage.
    Keywords: Zirconia, Alumina, Composite, Coating, Micro Arc Oxidation
  • F. Shahriari Nogorani, F. Ashrafizadeh Page 9
    Aluminide coatings are great importance in protecting hot-section gas turbine components. Study the effects of pre-diffused layer on the final microstructure and properties of coating is useful in better exploiting of aluminide coatings potential. In this investigation the results of microstructural studies of modified aluminide coatings with pre-diffused titanium or silicon layers was presented and compared with a co-deposited titanium-modified aluminide coating and simple aluminide coating. It was found that silicon diffusion layer grows inwardly and increases the final aluminide coating thickness more than twice of the simple aluminide coating. About half of the silicon-modified aluminide coatings consisted the brittle Ni2Al3 phase. In contrast, titanium diffusion layer grew outwardly and didn’t have a considerable effecton the final thickness, but dilutes the areas close to the coating surface from alloying elements. This effect may be considered beneficial to the hot corrosionbehavior of the coating via the basic fluxing mechanism.
    Keywords: Titanizing, Siliconizing, Modified Aluminide Coating, Growth Mechanism
  • B. Alavi, Sh. Khameneh Asl, M. Zamiran Page 17
    The electrical resistance of metal oxide semiconductor thin films varies with the composition of their surrounding gas. Titanium oxide nanotubes are sensitive to hydrogen gas and their electrical resistance are drastically decreased in hydrogen gas exposure. In this study, titanium oxide nanotubes were synthesized on a titanium foil by anodic oxidation method. Two types of electrolytes, containing aqueous and organic electrolytes, were used to obtain nanotube arrays with differentgeometries. The results demonstrated that the nanotube arrays with narrower wall thickness and shorter length were moresuitable choices for hydrogen gas detection and sensing by this nanoarchitecture. In this work, surface morphology was studied by field emission scanning electron microscopy (FESEM). Also, structural changes were evaluated by X-ray diffraction (XRD) analysis.
    Keywords: Nanotube, Titanium oxide, Anodic oxidation, Gas sensor, Hydrogen
  • M. Tahari, M. Shamanian, M. Salehi Page 23
    In this study the effect of addition YSZ on structural properties and oxidation resistance of CoNiCrAlY/YSZ composite were investigated. CoNiCrAlY/YSZ composite powders produced by mechanical alloying process. Various amounts of YSZ particles (0%, 5%, 10% and 15 wt.%) were mixed with CoNiCrAlY powder and milled for 12, 24 and 36 h, then composite and commercial coating were deposited with high velocity oxy -fuel method on the inconel 617 substrate. The structural and mechanical evolutions of the coatings were evaluted using X-ray diffractometry, scanning electron microscopy and microhardness test. It was observed that by increasing YSZ content, porosity of coatings were increased and hardness of coatings were increased too. Also, addition of YSZ to CoNiCrAlY decreased the rate of grain growth in thermal spray process and heat treatment. Increase of porosity result to decreasing oxidation resistance of coatings.
    Keywords: CoNiCrAlY, YSZ, HVOF, nanostructured coating, high temperature oxidation
  • M. Rostami, B. Lotfi Page 33
    Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) was applied to create a composite layer on the surface of cast aluminum alloy A380. Different mixtures of aluminum, silicon and silicon carbide powders with Sodium silicate solution were pasted on the substrate. After drying and preheating, surface melting was conducted by TIG process. A composite layer of Al-SiC was created on the surface by this process. Evaluation of microstructure and properties of obtained composite clad was done by X-ray diffraction (XRD), optical and scanning electron microscope (SEM), elemental microanalysis (EDS) and microhardness testing methods. The results showed uniform distribution of SiC particles in Aluminum dendritic matrix. SiC particles are dissolved partially during heating and melting of the preplaced layer and may lead to the formation of Si and Al4SiC4 phases with a Vickers hardness of about 1000 HV. Surface hardness can be increased by further addition of silicon in preplaced powders.
    Keywords: Cast Aluminum Alloy, Silicon Carbide, Tungsten Inert Gas, Surface Melting, Composite Layer
  • Mir Ghasem Hosseini, Mohamad Mohsen Momeni Page 41
    Titanium oxide nanotubes were successfully fabricated by the anodizing of titanium sheets Then, platinum nanoparticles were doped on titanium oxide nanotubes using micro-emulsion method. The morphology and surface analysis of the Pt -TiO2 electrodes were investigated using scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy respectively.The electro-oxidation of alcohols and sugars on the Pt -TiO2 electrodes were studied using electrochemical methods. The results showed that the oxidation peak currents on the Pt -TiO2 electrode for alcohols and sugars oxidation were several times larger than those on a smooth platinum electrode. The photo-catalytic properties of the TiO2 made the Pt-TiO2 electrode reusable after a short UV treatment and the electro-oxidation current density of the Pt -TiO2 electrode after UV-cleaning could be reestablished.
    Keywords: Anodizing, Platinum Nanoparticles, Photocatalytic, Refreshable Property, Self, Cleaning, Fuel Cells
  • M. Mohammadnezhad, M. Shamanian, M. H. Enayati, M. Salehi Page 49
    In the present study, formation of the nanostructured NiAl intermetallic coatings on carbon steel by MA method was studied. The composition of Ni-Al powder with an atomic ratio of 1:1 with different ball size, ball-to powder weight ratio and milling duration were used. The substrate, fixed at the top of a vibration chamberd. During mechanical alloying process, the substrate surface was subjected to high-energy ball impacts. Powder particles trapped between the ball and cold welding occurred at surface. After that, synthesized samples were annealed. Thickness and hardness of coating optimized with factors ball size, ball-to-powder weight ratio and milling duration. The cross-section of the coated substrate was investigated using X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the formation of Ni-Al intermetallic coatings were achievable. By increasing milling duration the thickness of the Ni-Al coatings significantly increased and the layered or pancake-type structure of the coating consolidate into a bulk material. Best coating was formed with ball 4mm diameter and ball to powder weight ratio of 10:1. The milling duration increases to 480 minutes and particle size reduced to 28nm.
    Keywords: Coating, Mechanical Alloying, Intermetallics, Nanostructured Materials
  • M. Jalali Azizpour, S. Nourouzi, H. R. Salimijazi Page 59
    The thermal spray parameters of WC-12%Co coatings deposited using HVOF System were investigate with the purpose of particle velocity optimization. The main purpose of this study was to determine whether the Taguchi approach could be used for optimization of the particle velocity. The peening stress, bonding of particles to substrate or previously coated layer andthe deposition efficiency were directly related to the impact velocity. This, in turn, makes possible the select of the key thermal spraying parameters to have HVOF sprayed coatings with desired residual stress states and deposition efficiency together. The particle velocity in impact has been studied using spray watch system. In this study the values of particle wit h four replications for each trial and the mean effect were recorded for the 9 runs (L9 array). The Taguchi approach for experiments with replication prefers the use of signal to noise ratio (SNR). The quality characteristic was chosen to be bigger the better. Analysis of variance (ANOVA) was used to identify the most significant factors and the contribution portion of each factor.
    Keywords: HVOF, Spraywatch, Impact velocity, WC, 12Co Powder, Taguchi, ANOVA
  • M. S. Hosseini, K. Jafarzadeh, A. Rabiei, M. Sabouri Page 65
    In this study, effects of three methods of chemical, electrochemical and electrochemical - chemical passivation on corrosion behavior of martensitic stainless steel type 420 in 3.5% NaCl have been evaluated by d.c. potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and analysis of Cr and Fe content in passivation solutions by Induction Coupled Plasma (ICP). The results showed that the impedance of surface was depend upon Fe/Cr ratio in passivation's solutions, inner and outer layers thickness of passive film and homogeneity of inner and outer layers. Also,The result indicated that electrochemical - chemical passivation provided the best performance in terms of increase corrosion resistance and the passive film formed by chemical and electrochemical passivation methods had the same functional. The result also suggested that the passive film formed with all three methods had higher corrosion resistance to passive film formed naturally (formed in moist air).
    Keywords: Martensitic Stainless Steel Type 420, Electrochemical Impedance Spectroscopy, Chemical, Electrochemical, Electrochemical – Chemical Passivation, 3.5% NaCl
  • M. R. Borhani, R. Mozafarinia, M. Ramazani, I. Ebrahim Zadeh Page 73
    In the present study, Al2O3-DLC-MoS2-Au nanocomposite coating was deposited by physical vapor deposition (PVD) technique using two thermal sources including electron beam and resistant source on 440C steel as substrate to improve the wear behavior of this steel (one of the most widely used metals in themoving aerospace systems). To evaluation of tribological behavior of coating, Vickers micro hardness test, roughness test and analysis of wear in dry air (Nitrogen) and humid atmosphere by pin on disk test were performed. The results of surveys done by Energy Dispersive Spectroscopy and scanning electron microscope of abrasion of the coating, showed that the presence of all components of coating with suitable adhesion and toughness on substrate and also Roughness and hardness up much better than requirements for space coatings and improvement in tribological behavior of substrate by depositing the coating that was discussed above.
    Keywords: Moving Aerospace Systems, Nanocomposite Coatings, Physical Vapor Deposition, Tribological Behavior
  • R. Arghavanian, N. Parvini Ahmadi, S. Yazdani Page 81
    Corrosion behavior of Ni and Ni-ZrO2 composite coatings were studied using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technic. An equivalent circuit diagram based on blocked and partially corroded surface characterizations were proposed and a good agreement was observed between theoretical impedance spectra obtained on the basis of the equivalent circuit and spectra recorded during the measurements. The changes in the charge transfer resistance obtained from impedance measurements were comparable with the changes in polarization resistance obtained from potentiodynamic measurements and both of potentiodynamic and EIS tests showed that the corrosion resistance of NiZrO2 was higher than that of pure Ni. Investigation of corroded surfaces showed that the cluster boundaries in pure Ni and weak bonds between Ni matrix and ZrO2 particles in Ni-ZrO2 composite coating were the appropriate paths for corrosion to proceed. Changing of microstructure and corrosion proceeding paths were recognized as the reasons for higher corrosion resistance of Ni-ZrO2 with respect to pure Ni.
    Keywords: Electrochemical Impedance Spectroscopy, Surface Double Layer, Charge Transfer Resistance, Polarization Resistance