ผลของการอบอ่อนต่อสัณฐานและสมบัติเชิงกลของโลหะผสมนิกเกิล-ทังสเตนที่ชุบเคลือบด้วยไฟฟ้า

Abstract

วัสดุชุบไฟฟ้านิกเกิล-ทังสเตน (Ni-W) โครงสร้างนาโนเมื่อนำไปใช้งานที่อุณหภูมิสูง ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างจุลภาคและสมบัติเชิงกล โดยงานวิจัยนี้ทำการศึกษาครอบคลุมตั้งแต่การผลิตชิ้นงานชุบไฟฟ้า 3 ประเภท (A, B และ C) ซึ่งมีปริมาณทังสเตน 22, 13 และ 6 at.% ขนาดเกรน 3, 13 และ 56 nm ตามลำดับ รวมถึงการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสัณฐานและสมบัติเชิงกลของวัสดุภายหลังกรรมวิธีทางความร้อนที่ 700-11000C จากงานวิจัยนี้ทำให้ทราบถึงปัจจัยของกระบวนการผลิตที่ส่งผลต่อสมบัติของวัสดุเคลือบซึ่งเหมาะต่อการใช้งานที่อุณหภูมิสูง โดยที่อุณหภูมิ 700oC พบว่าวัสดุ A (W 22 at.%) มีค่าความแข็งเพิ่มขึ้นจาก 7 GPa เป็น 10.5 GPa ซึ่งเกิดจาก Grain relaxation ระหว่างกรรมวิธีทางความร้อน แต่วัสดุ B และ C (W 13 และ 6 at.%) กลับพบว่าความแข็งลดลงจาก 6 GPa เป็น 5.2 GPa ความแข็งลดลงจาก 4.5 GPa เหลือ 2.1 GPa ตามลำดับ และเมื่อเพิ่มอุณหภูมิเป็น 900 และ 11000C พบว่าวัสดุทุกประเภทมีความแข็งลดลงเกิดจากการโตของเกรน ทั้งนี้จากการตรวจสอบขนาดเกรนพบว่าวัสดุ A มีการโตของเกรนแต่อยู่ในระดับนาโนเมตร โดยที่ B และ C มีการโตเกรนสูงสุดในระดับไมโครเมตร นอกจากนั้นยังพบว่าวัสดุประเภท A ที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนมีสมบัติความต้านทานการสึกหรอที่ลดลง เนื่องจากเกิด Grain relaxation และกลไกการทดสอบการสึกหรอที่แตกต่างกันของวัสดุที่ชุบเคลือบด้วยไฟฟ้าและวัสดุที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อน จากงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่านิกเกิล-ทังสเตนชุบไฟฟ้าเมื่อได้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงเกิดการเปลี่ยนแปลงของสัณฐานในลักษณะการโตของเกรนรวมถึงการตกผลึกของเฟสที่สอง ซึ่งส่งผลต่อความแข็งและความต้านทานต่อการสึกกร่อน โดยวัสดุที่ปริมาณทังสเตนสูง (22 at.%) และมีขนาดเกรนระดับนาโนเมตรเหมาะสมในการนำไปใช้งานที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากโครงสร้างจุลภาคที่ค่อนข้างเสถียร และมีความแข็งสูงที่อุณหภูมิสูง