การศึกษาคุณสมบัติของสารเคลือบ TiC ที่เคลือบด้วยเทคนิค Spark Discharge บนพื้นผิวของโลหะผสมความจุความร้อนสูง AlFeCoCrNiCu

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การศึกษาคุณสมบัติของสารเคลือบไทเทเนียมคาร์ไบด์ (TiC) ที่ถูกเคลือบบนพื้นผิวของโลหะผสมความจุความร้อนสูง AlFeCoCrNiCu โดยใช้เทคนิค Spark Discharge เทคนิคนี้เป็นที่สนใจอย่างมากในวงการวิทยาศาสตร์วัสดุ เนื่องจากเป็นกระบวนการที่รวดเร็ว ประหยัดพลังงาน และสามารถสร้างสารเคลือบที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม

โลหะผสมความจุความร้อนสูง (High-Entropy Alloys)

โลหะผสมความจุความร้อนสูง (HEAs) เป็นวัสดุที่มีองค์ประกอบหลักตั้งแต่ 5 ชนิดขึ้นไปในสัดส่วนที่ใกล้เคียงกัน วัสดุประเภทนี้ได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีคุณสมบัติเชิงกลและคุณสมบัติทางกายภาพที่โดดเด่น เช่น ความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการกัดกร่อน และมีความต้านทานการออกซิเดชั่นที่ดีเยี่ยม โลหะผสม AlFeCoCrNiCu เป็นหนึ่งใน HEAs ที่ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง เนื่องจากมีต้นทุนการผลิตที่ค่อนข้างต่ำ และมีศักยภาพในการนำไปใช้งานได้หลากหลาย

เทคนิค Spark Discharge

เทคนิค Spark Discharge เป็นกระบวนการเคลือบผิวแบบหนึ่งที่ใช้การปล่อยประจุไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้วในสภาพแวดล้อมที่ควบคุม เมื่อเกิดประกายไฟฟ้า อุณหภูมิที่ผิวสัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้วัสดุที่ใช้ทำอิเล็กโทรดระเหิดหรือหลอมละลาย สารเคลือบ TiC เกิดจากการที่อะตอมของไทเทเนียมจากอิเล็กโทรด Ti ทำปฏิกิริยากับอะตอมของคาร์บอนในสภาพแวดล้อม เทคนิคนี้มีข้อดีคือ สามารถสร้างสารเคลือบที่มีความหนาบาง เรียบเนียน และยึดเกาะกับพื้นผิวได้ดี

ผลการศึกษา

งานวิจัย Materials, Vol. 17, Pages 4110 ได้ทำการศึกษาคุณสมบัติของสารเคลือบ TiC บนพื้นผิวของโลหะผสม AlFeCoCrNiCu โดยใช้เทคนิค Spark Discharge และพบว่า:

• สารเคลือบ TiC มีความแข็งสูงกว่าโลหะผสม AlFeCoCrNiCu อย่างมาก โดยมีความแข็งประมาณ 2,000 HV ในขณะที่ความแข็งของโลหะผสม AlFeCoCrNiCu อยู่ที่ประมาณ 500 HV
• สารเคลือบ TiC ช่วยลดการสึกหรอของโลหะผสม AlFeCoCrNiCu ได้อย่างมีนัยสำคัญ
• สารเคลือบ TiC มีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

การประยุกต์ใช้

ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า สารเคลือบ TiC ที่เคลือบด้วยเทคนิค Spark Discharge สามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลและคุณสมบัติทางกายภาพของโลหะผสม AlFeCoCrNiCu ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีการเคลือบนี้มีศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น:

• อุตสาหกรรมยานยนต์: ใช้เคลือบชิ้นส่วนเครื่องยนต์ ชิ้นส่วนเกียร์ และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ต้องทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน
• อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ: ใช้เคลือบชิ้นส่วนเครื่องยนต์ ใบพัด และส่วนประกอบอื่นๆ ที่ต้องทนต่ออุณหภูมิสูง แรงดันสูง และการกัดกร่อน
• อุตสาหกรรมพลังงาน: ใช้เคลือบชิ้นส่วนในโรงไฟฟ้า เช่น กังหัน ใบพัด และท่อส่ง เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและการสึกหรอ

สรุป

งานวิจัยนี้ได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของการใช้เทคนิค Spark Discharge ในการเคลือบสาร TiC บนพื้นผิวของโลหะผสมความจุความร้อนสูง AlFeCoCrNiCu สารเคลือบ TiC ช่วยเพิ่มความแข็ง ลดการสึกหรอ และเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน ทำให้วัสดุนี้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ อย่างไรก็ตาม ยังคงต้องมีการศึกษาวิจัยเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจกลไกการเกิดสารเคลือบ TiC ด้วยเทคนิค Spark Discharge อย่างละเอียดมากขึ้น รวมถึงการศึกษาผลของพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น กระแสไฟฟ้า ระยะเวลา และสภาพแวดล้อม ต่อคุณสมบัติของสารเคลือบ เพื่อให้สามารถควบคุมคุณสมบัติของสารเคลือบให้เหมาะสมกับการใช้งานแต่ละประเภทได้อย่างมีประสิทธิภาพ

**Fun Fact:** ทราบหรือไม่ว่า ไทเทเนียมคาร์ไบด์ (TiC) เป็นสารประกอบที่มีความแข็งมากเป็นอันดับสี่รองจากเพชร คิวบิกโบรอนไนไตรด์ และโบรอนคาร์ไบด์

#วัสดุศาสตร์ #วิศวกรรม #เทคโนโลยีการเคลือบ #โลหะผสม