شماره راهنما :
1846 دكتري
پديد آورنده :
ابراهيميان، مرضيه
عنوان :
سنتز تركيب‌هاي بين فلزي بر پايه Ti-Si-Co و ارزيابي خواص آن‌ها
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
[سيزده]، 113w.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمد حسين عنايتي، فتح اله كريم زاده
توصيفگر ها :
نانو كامپوزيت ها , Ti-Co-Si , آلياژسازي مكانيكي , تافنس شكست , تفت جوشي پلاسماي جرقه‌اي , پرس گرم
استاد داور :
بهروز موحدي، حميدرضا سليمي جزي، مهران نحوي
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/10/13
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/10/15
چكيده فارسي :
هدف از اجراي پژوهش حاضر، توليد نانو كامپوزيت جديدي بر پايه سيستم Co-Ti-Si به روش متالورژي پودر براي افزايش دماي كاري و يا افزايش طول عمر قطعات تيتانيوم در معرض سايش دماي بالا مي¬باشد. اين سيستم داراي ويژگي‌هاي مهندسي كليدي مانند مقاومت به سايش بالا با سختي زياد و تافنس شكست مطلوب مي¬باشند. بدين منظور پودرهاي تيتانيوم، سيليسيوم و كبالت با تركيب استوكيومتري به منظور سنتز سه نوع تركيب TiCo، Co(ss)/TiCoSi-Ti5Si3 و Ti5Si3 به روش آلياژسازي مكانيكي مخلوط شدند سپس به وسيله روش‌هاي پرس گرم و پلاسماي جرقه‌اي متراكم گرديد و خواص مكانيكي و رفتار سايشي آن¬ها مورد بررسي قرار گرفت. تغييرات فازي و مطالعات ريزساختاري به وسيله آزمون¬هاي پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) ارزيابي شدند. نتايج نشان داد كه پس از 10 ساعت آلياژسازي مكانيكي مخلوط پودري Ti51Co39Si10، فاز Ti5Si3 و پس از 15 ساعت، فاز Ti3Co2Si تشكيل شد. فاز آمورف TiCo پس از 30 ساعت آلياژسازي مكانيكي از مخلوط پودري Ti47Co53 تشكيل گرديد. بررسي¬هاي ترموديناميكي با استفاده از مدل نيمه تجربي مديما براي سيستم دوتايي Ti-Co و Si-Ti در حين آلياژسازي مكانيكي نشان داد كه تركيب بين فلزي نسبت به فاز آمورف و محلول جامد پايدارتر است. انجام آزمون TEM و بررسي نتايج آن با آزمون XRD، تشكيل فاز آمورف TiCo و مواد نانوساختار Ti5Si3 و Co(ss)/Ti3Co2Si -Ti5Si3 را تاييد مي¬كند. نتايج حاصل از بررسي¬هاي ترموديناميكي از تطابق خوبي با نتايج تجربي برخوردار است. عمليات حرارتي براي دستيابي به پودرهاي پايدار روي پودرهاي آلياژسازي مكانيكي شده انجام گرديد و سبب ايجاد تركيب بين فلزي TiCo، Co(ss)/Ti3Co2Si -Ti5Si3 و Ti5Si3 گرديد. پودرهاي توليد شده تحت تفت جوشي با روش‌هاي پرس گرم و پلاسماي جرقه‌اي تحت فشار ثابت 80 مگاپاسكال و دماهاي مختلف قرار گرفت و پارامترهاي مختلف فرآيند تفت جوشي مورد مطالعه قرار گرفت. پس از بهينه سازي پارامترهايي همچون دما و زمان توقف، ريزساختار، سختي و تافنس شكست مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه قطعات فشرده شده با روش پلاسماي جرقه‌اي خواص مكانيكي بهتري نسبت به روش پرس گرم دارد. تافنس شكست در نمونه‌ها‌‌‌ي Ti5Si3 بسيار پايين (MPa.m1/2 65/3 (است در صورتي¬كه سيستم سه تايي Co(ss)/Ti3Co2Si -Ti5Si3 منجر به افزايش 64/1 برابر (MPa.m1/2 96/5 (در تافنس شكست گرديد. همچنين مكانيزم شكست از حالت شكست درون دانه¬اي در نمونه Ti5Si3 به تركيبي از شكست درون دانه¬اي و بين دانه¬اي تغيير مي¬نمايد. بنابراين در اثر حضور Ti5Si3 در زمينه محلول جامد كبالت(Co(ss)/TiCoSi-Ti5Si3) در اثر انحراف ترك و خارج شدگي ذرات تقويت كننده مسير اشاعه ترك افزايش يافته و تاييدي بر بهبود تافنس شكست در اين نانو كامپوزيت¬ها مي¬باشد. رفتار سايش خشك در دماي اتاق و بالا (از 25 درجه سانتيگراد تا 600 درجه سانتيگراد) ارزيابي شد. ميانگين ضريب اصطكاك و نرخ سايش با افزايش دما از 25 درجه سانتيگراد تا 600 درجه سانتيگراد به دليل تشكيل لايه‌هاي نازك تريبو اكسيد و تريبو-نيتريد بر روي خطوط سايش ، به تدريج كاهش يافت. ميزان سايش به دست آمده براي نمونه Co(ss)/TiCoSi-Ti5Si3 ،10 برابر كمتر از Ti5Si3 ساخته شده بود. در مجموع نتايج نشان داد كه، تركيب حاصل قادر به مقاومت در برابر تخريب و سايش دماهاي بالا 600 درجه سانتيگراد مي¬باشد.
چكيده انگليسي :
Monolithic TiCo and Ti5Si3 phases and Co(ss)/Ti5Si3–Ti3Co2Si nanocomposite were fabricated via mechanical alloying followed by hot-pressing (HP). The XRD patterns of bulk samples showed a general decrease in peak widths after hot-pressing owing to an increase in crystal size caused by exposure to high temperature during the HP process. Nevertheless, the nano-crystallinity of the structure was retained after HP and no new phase was formed. As a dominant fracture mode, this material exhibited an intergranular fracture feature with low dimpled ruptures. Dry-sliding wear behavior was evaluated at room and high temperatures. The mean coefficient of friction and wear rate gradually decreased with increasing temperature due to the presence of discontinuous thin tribo-oxide and tribo-nitride layers on the worn surface. The wear rate obtained in this work was ~10 times lower than that previously reported for Ti compounds.
استاد راهنما :
محمد حسين عنايتي، فتح اله كريم زاده
استاد داور :
بهروز موحدي، حميدرضا سليمي جزي، مهران نحوي
