مواد و ساخت پیشرفته

فولادهای زنگ نزن به طور گسترده­ای در مهندسی صنایع استفاده می شوند، به ویژه فولادهای زنگ نزن رسوب سخت شده که مقاومت به خوردگی بالا، تغییر شکل کم و سختی بالایی دارند. در این میان، آلیاژ 17-4 PH شناخته­ شده ­ترین فولاد در میان فولادهای زنگ نزن رسوب‌­سخت شده با خواص منحصر به فرد است که در صنایع نفت، گاز و هوافضا استفاده می­شود. با این حال، دریچه‌های بخار فولادی و خطوط لوله که در معرض تنش­ های ضربه­‌ای مداوم قرار دارند، مستعد خستگی، سایش و حتی خرابی هستند. برای حل این مشکل، ساخت پوشش­های مقاوم در برابر سایش و مقاوم در برابر خوردگی راه حل موثری است. محققان آلیاژهای با آنتروپی بالا [1](HEAs) را با مخلوط کردن انواع عناصر آلیاژی در نسبت­‌های مشابه پیشنهاد می­ کنند. در کمال تعجب، در این آلیاژها، عناصر پیچیده ترکیبات پیچیده بین فلزی فراوانی تولید نمی­‌کنند. در مقابل،­HEA ها به دلیل خواص منحصر به فرد خود، تمایل به تولید فاز محلول جامد، حتی ساختار آمورف دارند. عملکرد عالی HEA­ها، باعث شده است به طور گسترده­‌ای در ساخت ماشین­ آلات، وسایل نقلیه، کشتی­ ها، هوا فضا و سایر زمینه­‌ها مورد استفاده قرار گیرند.

در یک مطالعه جدید، پوشش‌های FeCrNiMnAl) HEA) بر روی فولاد ضد زنگ 17-4PH با روکش لیزری (LC) تحت چگالی انرژی­ های مختلف لیزری (L_ed, 50–92 J/mm²) ایجاد شده اند. در این بررسی، تأثیر چگالی انرژی لیزر مختلف بر مورفولوژی هندسی، ریزساختار، ریزسختی و خواص تریبولوژیکی پوشش HEA مورد آزمایش قرار گرفته است. سپس برای به دست آوردن پارامترهای خاص انجمادی (شیب دما و نرخ انجماد)، مدل اجزای محدود برای تعیین تغییرات گذرای میدان­‌های دمایی حوضچه مذاب توسعه داده شده است. نتایج نشان می­ دهد در مناطق مختلف پوشش HEA، انتقال رشد ستونی دانه­ ها به رشد هم محور[2] (CET) اتفاق می­‌افتد. دانه­‌های هم محور و دانه­‌های ستونی به ترتیب در نواحی بالا و پایین پوشش­‌های HEA توزیع شدند و رفتار CET مشاهده شد. در واقع، در نواحی پایین پوشش­ها، گرادیان دمایی بالاتر و نرخ انجماد کمتر منجر به رشد دانه­‌های ستونی می­شود. در پوشش‌های HEA، به دلیل داشتن ذرات اکسید فلزی که توسط اکسیداسیون تولید می‌شوند، خواص تریبولوژیکی به طور قابل‌توجهی بهبود می­یابد. به این ترتیب ذرات اکسید فلز یک لایه مینای صاف و سخت مقاوم در برابر سایش ایجاد می­ کنند که از سطح پوشش محافظت می­ کند.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0257897222007721