ایجاد و مشخصه یابی خواص روکش کاری سیلیسید تنگستن روی فولاد کربنی

حسینی, میلاد; یارمند, بنیامین; پالیزدار, یحیی; طیبی فرد, علی

doi:10.30501/jamt.2637.70345

ایجاد و مشخصه یابی خواص روکش کاری سیلیسید تنگستن روی فولاد کربنی

نویسندگان

میلاد حسینی

بنیامین یارمند

یحیی پالیزدار

علی طیبی فرد

پژوهشگاه مواد و انرژی، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، کرج، ایران.

10.30501/jamt.2637.70345

چکیده

در پژوهش حاضر ترکیب سیلیسید تنگستن با استفاده از پودرهای سیلیسیم و تنگستن توسط روش سنتز احتراقی فعال‌شده مکانیکی تولید شد و سپس، به کمک فرآیند جوش‌کاری قوسی تنگستن-گاز روی زیرلایه فولادی St37 روکش‌کاری گردید. بررسی فازهای تشکیل شده پس از زمان‎های مختلف آسیا نمودن پودرهای اولیه به کمک پراش پرتو ایکس مشخص گردید که بهترین زمان برای فعال‌‌سازی مخلوط پودرهای اولیه برای سنتز سیلیسید تنگستن h10 می‌باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از پوشش نمایانگر ساختاری شامل دو فاز زمینه غنی از آهن و دندریت‎ های غنی از تنگستن و سیلیسیم است. اندازه‌گیری تغییرات سختی از سطح به عمق پوشش بیانگر افزایش چهار برابری سختی سطح از 200 به HV850 است که در نتیجه آن مقاومت به سایش زیرلایه بیش از شش برابر افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

سیلیسید تنگستن

سنتز احتراقی فعال‌شده مکانیکی

روکش‌کاری جوشی

عنوان مقاله English

Preparation and Characterization of Tungsten Silicide Cladding on Carbon Steel

نویسندگان English

Milad Hoseini

Benyamin Yarmand

Yahya Palizdar

Ali Tayebifard

Materials and Energy Research Center, Department of Nanotechnology and Advanced Materials, Karaj, Iran.

چکیده English

In this research tungsten silicide powder was successfully produced from tungsten and silicon powders using mechanically activated self-propagating high temperature synthesis and then cladded on St37 substrate by gas-tungsten arc welding method. X-Ray diffraction analysis showed that the best milling time for activation of elemental powders was 10 h. Microstructure evaluation of coating by scanning electron microscope demonstrated that tungsten silicide mainly dispersed in dendrite phase and inter-dendritic phase rich from Iron. Hardness measurements revealed that the surface hardness of substrate increased from 200 to 850 HV. The wear resistance of substrate was improved by six fold via increasing surface hardness.

کلیدواژه‌ها English

Tungsten silicide

Mechanically activated self-propagating high temperature synthesis

Cladding

Matthewws. S.J., Haynes international. Inc, ASM Metals Handbook volume 6, 1993.
Tottle, C.R., An Encyclopedia of Metallurgy and Material, British Library catalog in publication elata, 1984.
Elevated-temperature corrosion properties of stainless steel, ASM Metals Handboo Vol.6,pp.160-162, 1997.
Bach, F., Laarmann, A., Wenz, T., Modern Surface Technology, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, 2006.
www.millerwelds.com. TIG Handbook, miller welding company.
Phillips, Arthur L., Charlotte Weisman, " Welding handbook", 1982.
Lin, Yu-Chi, Han-Ming Chen, Yong-Chwang Chen. , "Analysis of microstructure and wear performance of SiC clad layer on SKD61 die steel after gas tungsten arc welding.", Materials & Design 47 (2013): 828-835.
Madadi, F., M. Shamanian, and F. Ashrafizadeh. "Effect of pulse current on microstructure and wear resistance of Stellite6/tungsten carbide claddings produced by tungsten inert gas process." Surface and Coatings Technology 205, no. 17 (2011): 4320-4328.
Buytoz, Soner, and Mustafa Ulutan. "In situ synthesis of SiC reinforced MMC surface on AISI 304 stainless steel by TIG surface alloying." Surface and Coatings Technology 200.12 (2006): 3698-3704.
Westbrook, J. H., and R. L. Fleischer. "Intermetallic Compounds. Structural Applications of Intermetallic Compounds." (2000).
Anton, D. L., et al. "Selecting high-temperature structural intermetallic compounds: the engineering approach." JOM 41.9 (1989): 12-17.
Belin-Ferré. E., Surface Properties and Engineering of Complex Intermetallics, world scientific, 2010.
Parameswaran, V. R. "High temperature aluminides and intermetallics." JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society 44.6 (1992): 41-43
Ignat, Sorin, et al. "MoSi 2 laser cladding—a new experimental procedure: double-sided injection of MoSi2 and ZrO2." Surface and Coatings technology 172.2 (2003): 233-241.
Yang, Sen, et al. "In situ formation of MoSi2/SiC composite coating on pure Al by laser cladding." Materials Letters 57.22 (2003): 3412-3416.
Wang, H. M., and G. Duan. "Wear and corrosion behavior of laser clad Cr 3 Si reinforced intermetallic composite coatings." Intermetallics 11.8 (2003): 755-762.
Zhang, L. Q., and H. M. Wang. "High-temperature sliding wear resistance of Cr₃Si/Cr₁₃Ni₅Si₂ multiphase intermetallic alloy." Materials Letters 57.18 (2003): 2710-2715.
Oh, Dong Young, et al. "Synthesis of dense WSi2 and WSi2-xvol.% SiC composites by high-frequency induction heated combustion and its mechanical properties." Metals and Materials International 12.4 (2006): 307-315.
Son, Keun-Hyung, et al. "Formation of WSi 2–SiC nanocomposite coating by carburizing process followed by reactive diffusion of Si on W substrate." Scripta materialia 49.4 (2003): 345-350.
Chanadee, Tawat, Jessada Wannasin, and Sutham Niyomwas. "Synthesis of WSi2 and W2B intermetallic compound by in-situ self propagating high-temperature synthesis reaction." Journal of the Ceramic Society of Japan 122.1426 (2014): 496-501.
Khina, Boris B. Combustion Synthesis of Advanced Materials. Nova Science Publishers, 2010.
Rajamäki, Pekka. Fusion weld metal solidification: continuum from weld interface to centerline. Lappeenranta University of Technology, 2008.