شماره مدرك
21227
شماره راهنما
396 گلپايگان
پديد آورنده
كرمي كتكي، عليرضا
عنوان
ارزيابي تاثير فشار و دما بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ Ti-6Al-4Vتف جوشي شده به روش پلاسماي جرقه اي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404/06/24
صفحه شمار
101 ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
تفجوشي پلاسماي جرقه اي , آلياژ Ti-6Al-4V , خواص مكانيكي , ريزساختار
تاريخ ورود اطلاعات
1405/06/16
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مواد و متالورژي
دانشكده
فني مهندسي گلپايگان
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/06/16
كد ايرانداك
23245501
چكيده فارسي
در اين پژوهش، تأثير متغيرهاي دما و فشار در فرايند تفجوشي پلاسماي جرقهاي (SPS) بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ
Ti-6Al-4V مورد بررسي قرار گرفت. هدف اصلي، بهينهسازي شرايط تفجوشي جهت ارتقاي خواص مكانيكي قطعه نهايي بود. براي اين منظور، پودر آلياژ Ti-6Al-4V با استفاده از آزمونهاي پراش پرتو ايكس و طيفسنجي فلورسانس پرتو ايكس آناليز شد و 16 نمونه با تركيب سطوح مختلف دما (900، 1000، 1100 و 1200 درجه سانتيگراد) و فشار (30، 50، 70 و 90 مگاپاسكال) به مدت 5 دقيقه تفجوشي شدند.
پس از تفجوشي، نمونهها مجدداً با آزمون پراش پرتو ايكس از نظر فازي بررسي شدند. همچنين خواص فيزيكي و مكانيكي نمونهها از طريق آزمون چگاليسنجي و سختيسنجي ارزيابي شد. چگالي نمونهها بين 4/08 تا 4/47 گرم بر سانتيمتر مكعب و سختي آنها بين 266 تا 377 ويكرز متغير بود.
بر اساس نتايج، نمونهاي كه در دماي 1200 درجه سانتيگراد و فشار 50 مگاپاسكال توليد شده بود، بهعنوان نمونه بهينه انتخاب شد. ريزساختار اين نمونه با ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي (SEM) بررسي شد و آزمونهاي مكانيكي شامل كشش، فشار و سايش روي آن انجام گرفت. نتايج نشان داد ضريب اصطكاك در نيروهاي 20 و 70 نيوتن در محدوده 0/04 تا 0/5 و در نيروي 50 نيوتن در محدوده 0/5 تا 0/6 بود. همچنين، استحكام كششي، استحكام فشاري و چقرمگي شكست به ترتيب برابر با 894، 1440 مگاپاسكال و 170/43 ژول بر مترمكعب به دست آمد.
در پايان، خواص مكانيكي نمونه بهينه با نمونهاي كه به روش فورج توليد شده بود مقايسه شد. در نمونه فورجشده، استحكام كششي 813 مگاپاسكال، چگالي 4/42 گرم بر سانتيمتر مكعب و سختي 360 ويكرز به دست آمد كه در مقايسه با روش تفجوشي پلاسماي جرقه، عملكرد پايينتري داشت. اين نتايج نشان ميدهد فرايند تفجوشي پلاسماي جرقهاي ميتواند روشي كارآمد براي توليد قطعات با خواص مكانيكي بهبوديافته در آلياژ Ti-6Al-4V باشد.
چكيده انگليسي
In this research, the effects of temperature and pressure variables in the Spark Plasma Sintering (SPS) process on the microstructure and mechanical properties of the Ti-6Al-4V alloy were investigated. The main objective was to optimize the sintering conditions in order to enhance the mechanical properties of the final component. For this purpose, Ti-6Al-4V alloy powder was analyzed using X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), and 16 samples were sintered for 5 minutes using different combinations of temperature levels (900, 1000, 1100, and 1200 °C) and pressure levels (30, 50, 70, and 90 MPa). After sintering, the samples were again examined using X-ray diffraction to assess their phase composition. The physical and mechanical properties of the samples were also evaluated through density measurement and hardness testing. The density of the samples ranged from 4.08 to 4.47 g/cm³, and their hardness varied between 266 and 377 Vickers. Based on the results, the sample produced at 1200 °C and 50 MPa was selected as the optimal specimen. The microstructure of this sample was examined using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), and mechanical tests including tensile, compression, and wear tests were performed on it. The results showed that the coefficient of friction at loads of 20 and 70 N ranged from 0.04 to 0.5, and at a load of 50 N ranged from 0.5 to 0.6. Furthermore, the tensile strength, compressive strength, and fracture toughness were obtained as 894 MPa, 1440 MPa, and 170.43 J/m³, respectively. Finally, the mechanical properties of the optimized sample were compared with a sample produced by forging. In the forged sample, the tensile strength was 813 MPa, the density was 4.42 g/cm³, and the hardness was 360 Vickers, which showed lower performance compared to the spark plasma sintering process. These results indicate that the Spark Plasma Sintering process can be an efficient method for producing components with improved mechanical properties in the Ti-6Al-4V alloy.
استاد راهنما
رضا اميني نجف آبادي
استاد مشاور
دكتر سيد عرفان عقيلي , دكتر مصطفي ميلاني
استاد داور
دكتر تقي اصفهاني , دكتر حميد اشرفي