15065

13558

كارشناسي ارشد

شناسايي، انتخاب و روش ساخت مواد

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1398

شانزده، 122ص.: مصور، جدول، نمودار

محمد حسين عنايتي، مرتضي شمعانيان اصفهاني

مهران نحوي، علي اشرفي

1398/06/30

كتابنامه

مهندسي مواد

مهندسي مواد

1398/06/30

2551233

1 چکیده ساختارهای اتمی مواد آمورف و یا فلزات شیشهای به دلیل عدم وجود نابجاییها و نواقص شبکهای دارای خواص منحصر به فرد مکانیکی شیمیایی مغناطیسی و خوردگی میباشند این مواد دارای سختی و استحکام بسیار باال مقاومت به خوردگی عالی و رفتار مغناطیسی عالی میباشند از محدودیتهای خواص فلزات شیشهای آمورف میتوان به ترد بودن محدودیت ابعادی در برخی روشهای تولید و شکل پذیری محدود آنها اشاره کرد امروزه با وجود کاربرد و خواص منحصر به فرد مواد آمورف استفاده از این مواد به عنوان پوشش کمتر مورد توجه قرار گرفته است روشهای مختلفی برای پوششدهی مواد آمورف از جمله روش لیزری پاشش حرارتی پالسما اسپری الکتروشیمیایی کندوپاش و پوششدهی جرقهای الکتریکی معرفی شده است اما پوششدهی این مواد با استفاده از آلیاژسازی مکانیکی چندان مورد توجه قرار نگرفته است پوششدهی مواد با روش آلیاژسازی مکانیکی روش جدیدی است که در آن انجام فرایند در دما و اتمسفر محیط صورت میگیرد و طی آن پوشش ماده مورد نظر بر سطح زیرالیه در اثر ضربههای متوالی گلولهها ایجاد میشود در این پژوهش از زیرالیه فوالدی به صورت مکعبی شکل و دیسکی شکل استفاده شد به منظور مشخصهیابی و بررسی ساختاری عنصری و مورفولوژی پوششهای تولید شده نمونهها تحت آزمونهای پراش پرتو ایکس میکروسکوپ الکترونی روبشی طیف نگار تفکیکی انرژی و زبری سنجی قرار گرفتند عملیات کریستالی کردن جزیی پوشش آمورف با نگه داشتن نمونه در دمای 056 درجه سانتیگراد به مدت 03 دقیقه انجام شد آزمون ریزسختی و سایش بر روی نمونههای عملیات حرارتی نشده و نمونههای عملیات حرارتی شده انجام گرفت فرایند پوششدهی با آلیاژسازی مکانیکی با سرعتهای 003 و 002 دور بر دقیقه و طی دو مسیر انجام گرفت در مسیر اول از پودر عناصر اولیه نیکل و نیوبیوم و در مسیر دوم از پودر آمورف Ni Nb برای پوششدهی استفاده شد پوشش آمورف Ni Nb بر روی زیرالیه مکعبی شکل پس از 001 ساعت آلیاژسازی مکانیکی پودر عناصر با سرعت 003 دور بر دقیقه با ضخامت در حدود 001 میکرومتر تشکیل شد با کاهش سرعت آلیاژسازی مکانیکی تا 002 دور بر دقیقه پوشش آمورف Ni Nb پس از 57 ساعت آلیاژسازی مکانیکی پودر عناصر با سرعت 002 دور بر دقیقه بر سطح زیرالیه مکعبی شکل با ضخامت در حدود 09 میکرون ایجاد شد بر روی زیرالیه دیسکی شکل پس از آلیاژسازی مکانیکی پودر عناصر با سرعت 003 دور بر دقیقه پوشش مناسبی تشکیل نشد با کاهش سرعت آلیاژسازی مکانیکی تا 002 دور بر دقیقه پوشش بهینه آمورف Ni Nb پس از 57 ساعت آلیاژسازی مکانیکی پودر عناصر با سرعت 002 دور بر دقیقه بر سطح زیرالیه دیسکی شکل با ضخامت در حدود 054 میکرون ایجاد شد همچنین رفتار تشکیل پوشش آمورف در 06 ساعت و 09 ساعت آلیاژسازی مکانیکی با سرعت 002 دور بر دقیقه نیز بررسی شد زبری سطح پوشش ایجاد شده بر روی زیرالیه دیسکی شکل پس از 09 ساعت آلیاژسازی مکانیکی به دلیل تخریب پوشش بیشتر از سایر پوشش ها بود و همچنین پوشش ایجاد شده بر روی زیرالیه دیسکی شکل پس از 06 ساعت آلیاژسازی مکانیکی به صورت کامل به ساختار آمورف تبدیل نشده بود پوششهای ایجاد شده پس از آلیاژسازی مکانیکی پودر آمورف با سرعتهای 002 و 003 دور بر دقیقه دارای تخلخل و مناطق جدا شده بسیاری بود با استفاده از کریستالی شدن جزئی ساختارهای آمورف میتوان به کامپوزیتهای دارای نانوکریستال دست پیدا کرد سختی پوشش آمورف بعد از عملیات حرارتی به دلیل عدم تشکیل کامل ترکیبات بینفلزی Ni3Nb و 7 Ni6Nb و همچنین به دلیل پدیده کاهش یافت سختی پوشش آمورف ایجاد شده قبل از عملیات حرارتی در حدود 085 ویکرز و بعد از عملیات حرارتی در حدود 044 ویکرز می باشد همچنین مقاومت به سایش پوشش عملیات حرارتی شده به دلیل سختی پایین تر و اکسیداسیون بیشتر کمتر از پوشش آمورف عملیات حرارتی نشده میباشد مکانیزم غالب در سایش برای هر دو پوشش سایش تریبوشیمیایی و ورقهای است کلمات کلیدی آلیاژ آمورف ساختار آمورف پوشش آمورف Ni Nb آلیاژسازی مکانیکی

123Fabrication and characterization of Ni Nb amorphous coating by mechanical alloying method Mohsen Adamzadeh Mohsen ad1372@gmail com July 3rd 2019 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisors Mohammad Hossein Enayati Professor ena78@cc iut ac irMorteza Shamanian Professor shamanian@cc iut ac irAbstractDue to the absence of dislocations and crystal defects the atomic structure of amorphous materials orglass metals possess unique mechanical chemical magnetic and corrosion properties These materialshave very high hardness and strength excellent corrosion resistance and excellent magnetic behavior The limitations of the properties of amorphous metals include brittleness dimensional constraints insome production methods and their limited formability Nowadays despite the unique applicationsand properties of amorphous materials the use of these materials as coating has not been consideredenough Different methods have been proposed for the coating of amorphous materials including laser cladding thermal spraying plasma spraying electrochemical sputtering and electric sparkdeposition However coating development using mechanical alloying has not been paid attention to The coating development of materials by mechanical alloying is a new method in which the process iscarried out at the ambient temperature and atmosphere and the coating of the material on the substratesurface is caused by the successive impact of the balls In this research one cubic and one disc shapedsteel substrate were used In order to characterize and investigate the structural elemental andmorphological characteristics of the coatings the samples were subjected to X ray diffraction scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy and roughness measurements Thepartial crystallization of amorphous coating was performed by heating the sample at 650 C for 30minutes Microhardness and wear tests were performed on non heat treated and heat treated samples The coating process was performed by mechanical alloying at 200 and 300 rpm and in two paths Nickel and niobium elemental powders were used in the first path and Ni Nb amorphous powder inthe second path The amorphous Ni Nb coating on the cubic substrate was formed after 100 hours ofmechanical alloying of the powders of the elements at a speed of 300 rpm with a thickness of about100 m By reducing the mechanical alloying speed to 200 rpm an optimal Ni Nb amorphous coatingwas created after 75 hours of mechanical alloying at a speed of 200 rpm on the cubic shaped substratewith a thickness of about 90 microns On the disk shaped substrate after mechanical alloying of theelemental powder the elements did not form a suitable coating at a speed of 300 rpm By reducing themechanical alloying speed to 200 rpm the optimum amorphous Ni Nb coating was formed after 75hours of mechanical alloying of the elemental powders at a speed of 200 rpm on a disc substrate witha thickness of about 450 micron Also the formation behavior of amorphous coatings was investigatedin 60 hours and 90 hours of mechanical alloying at 200 rpm The roughness of the coating surface after

محمد حسين عنايتي، مرتضي شمعانيان اصفهاني

مهران نحوي، علي اشرفي