پديد آورنده :
رفيعي، مهدي
عنوان :
توسعه و مشخصه يابي پوشش هاي نوين سرمتي B4C-TiB2-TiC-Ni توليد شده توسط فرايند پاشش شعله اي پر سرعت
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
ده،160ص.: مصور،جدول،نمودار
يادداشت :
ص.ع.به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
مهدي صالحي، مرتضي شمعانيان
توصيفگر ها :
آلياژ سازي مكانيكي , فرايند HVOF , سينتيك اكسيداسيون , سايش دماي بالا
تاريخ نمايه سازي :
18/11/93
استاد داور :
حسين ادريس،فرزاد محبوبي، رضا شجاع رضوي
كد ايرانداك :
ID705 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده هدف از انجام اين پژوهش توليد مشخصهيابي و ارزيابي رفتار اكسيداسيون و سايش دماي پايين و باالي پوشش كامپوزيتي B4C TiB2 TiC Ni ميباشد بدين منظور در ابتدا پودر سراميكي B4C TiB2 TiC توسط فرايند آسيابكاري از طريم واكنش ميان پودرهاي Ti و B4C توليد و سپس مشخصهيابي شد در ادامه با افزودن پودر Ni به اين تركيب و انجام فرايند خشك كردن پاششي پودر كامپوزيتي B4C TiB2 TiC Ni توسط فرايند پاشش شعلهاي پرسرعت HVOF روي سطح زيراليهي فوالد 1134 پوشش داده شد به منظور بررسي بهتر رفتار اين پوشش پوشش سرمتي B4C Ni نيز توليد و خواص آن با پوشش اصلي مقايسه شد در ادامه با انجام آزمونهاي اكسيداسيون سيكلي پوششها و زيراليهي فوالدي در دماهاي 115 117 و 113 درجه سانتيگراد و به مدت 51 ساعت رفتار اكسيداسيون پوششها و زيراليهي فوالدي مورد بررسي قرار گرفت رفتار تريبولوژيكي پوششها و فوالد 1134 نيز در دماي محيط و تحت سه بار 3 1 و 5 نيوتن مورد بررسي قرار گرفت همچنين رفتار تريبولوژيكي دماي باال نيز تحت بار 1 نيوتن و در دماهاي 111 115 و 117 درجه سانتيگراد مورد ارزيابي قرار گرفت جهت مشخصهيابي ذرات پودر توليدي پوششها و نمونههاي اكسيداسيون و سايش از آناليزهاي ريزسختي سنجي آناليز حرارتي افتراقي DTA پراش پرتو ايكس XRD ميكروسكوپ نوري OM ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني FESEM ميكروسكوپ الكتروني عبوري TEM آناليز طيفسنجي توزيع انرژي EDS و پروفيلسنج سطحي تماسي استفاده شد آلياژسازي مكانيكي مخلوط پودري Ti و B4C با نسبتهاي استوكيومتري مختلف نشاندهنده ي انجام واكنش ميان اين دو ماده به صورت تدريجي و توليد تركيبهاي 2 TiB و TiC بود مشخص شد در ابتدا با تجزيهي سطحي ذرات پودر B4C عناصر بور و كربن توليد شدند و در ادامه با نفوذ كربن در تيتانيوم تركيب TiC و سپس با نفوذ بور در ساختار تيتانيوم تركيب 2 TiB ايجاد شد همچنين برخي از ذرات پودر توليدي پس از 11 ساعت آلياژسازي مكانيكي در ابعاد زير 113 نانومتر بودند تحليل ترموديناميكي وقوع واكنش در اين سيستم نيز تدريجي بودن واكنشها در حين آسيابكاري را تائيد كرد پوشش B4C TiB2 TiC Ni رفتار اكسيداسيون شبهمكعبي از خود نشان داد و اليهي اكسيدي تشكيل شده روي سطح اين پوشش نسبتا متخلخل و با چسبندگي مناسب به سطح پوشش بود كه مانند يك سد نفوذي باعث بهبود رفتار اكسيداسيون اين پوشش شد همچنين مشخص شد كه انحالل اكسيژن در پوشش عامل ايجاد رفتار اكسيداسيون شبهمكعبي در اين پوشش بود درحاليكه پوشش B4C Ni در حين آزمون TGA عالوه بر رفتار اكسيداسيون خطي پوسته اي شدن را نيز از خود نشان داد كه بيانگر مقاومت به اكسيداسيون ضعيف و پوستهاي شدن اين پوشش بود رفتار اكسيداسيون فوالد 1134 نيز از قانون خطي پيروي كرد همچنين تشكيل يك اليهي اكسيدي ضخيم متخلخل و حاوي تركهاي وسيع كه باعث جذب راحتتر اكسيژن روي سطح تميز فوالد ميشود باعث مقاومت به اكسيداسيون ضعيف اين ماده در دماهاي باالتر از 115 درجه سانتيگراد شد نتايج آزمون سايش بيانگر اين بود كه پوشش B4C TiB2 TiC Ni در مقايسه با فوالد 1134 و پوشش B4C Ni مقاومت سايشي بهتري تا دماي 115 درجه سانتيگراد از خود نشان ميدهد همچنين پوشش B4C Ni رفتار سايشي ضعيفتري در تمامي دماها در مقايسه با فوالد 1134 و پوشش B4C TiB2 TiC Ni از خود نشان داد مكانيزم سايش فوالد 1134 در دماي محيط سايش خراشان بود كه با افزايش دما تا 117 درجه سانتيگراد سايش تريبوشيمي نيز فعال شد در پوشش B4C Ni در دماي محيط سايش ورقهاي مكانيزم غالب سايش بود كه با افزايش دما مكانيزم سايش چسبان نيز فعال شد و در دماي 117 درجه سانتيگراد سايش ورقهاي غالب شد پوشش B4C TiB2 TiC Ni نيز در دماي محيط سايش ورقهاي نشان داد كه با افزايش دما مكانيزمهاي سايش چسبان و تريبوشيمي نيز مشاهده شدند كلمات كليدي آلياژسازي مكانيكي فرايند HVOF پوشش B4C TiB2 TiC Ni سينتيك اكسيداسيون سايش دماي باال
چكيده انگليسي :
Development and Characterization of B4C TiB2 TiC Ni Cermet Novel Coatings Produced by HVOF Process Mahdi Rafiei rafiei mahdi@yahoo com Date of Submission January 3 2015 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran1st Supervisor s Name Mehdi Salehi Professor surfacesalehi@hotmail com2nd Supervisor s Name Morteza Shamanian Professor shamanian@cc iut ac irDepartment of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranAbstractIn this study B4C Ni and B4C TiB2 TiC Ni composite coatings were thermally sprayed on the surface of 4130steel substrate by high velocity oxy fuel HVOF torch Before HVOF process the B4C Ni andB4C TiB2 TiC Ni composite powders were prepared by mechanical alloying MA and spray drying processes In order to study the oxidation behavior of coatings thermo gravimetric analysis TGA was done at threetemperatures of 500 700 and 900 C for 35 h Structural evolution of powder particles and coatings wasinvestigated by X ray diffractometry XRD The microstructure of coatings was studied by scanning electronmicroscopy SEM It was found that during TGA experiments of B4C Ni coating spallation was occurred at alltemperatures indicating the formation of non protective oxide scale on the surface of this coating Firstoxidation and then with increasing time spallation were the predominant processes at 700 and 900 C Nospallation was seen in TGA experiments of B4C TiB2 TiC Ni coating Formation of the protective oxide scaleon the surface of this coating decreased the oxidation rate with increasing time KeywordsMechanical alloying HVOF process B4C TiB2 TiC Ni coatings Oxidation kinetics 1 IntroductionCeramic matrix composites containing TiC and TiB2 have been extensively studied due to theunique properties such as high melting temperature low density superior thermal andchemical stability excellent wear resistance and high fracture toughness 1 Multicomponentcoatings containing different metallic and non metallic elements leading to the furtherimprovement of coating properties as comparison with single phase coatings 2 Telle 3 reported that B4C SiC composites synthesized by hot pressing exhibited better oxidationresistance than single phase B4C Murthy et al 4 studied oxidation behavior of TiB2 MoSi2 CrB2 composite They reported that the oxidation behavior of the composite obeyed theparabolic law at 750 and cubic law at 850 C Protective oxide layers of TiO2 Cr2O3 and SiO2were detected on the surface of the oxidized specimens This composite indicated moreoxidation resistant in comparison with the composite containing either CrB2 or MoSi2 only The oxidation behavior of TiB2 WSi2 composite was studied by Murthy et al 5 Parabolicbehavior of oxidation was observed and with increasing WSi2 content the oxidation ratedecreased This composite exhibited superior oxidation resistance in comparison with otherTiB2 composites containing MoSi2 TiSi2 CrB2 and CrSi2 Qin et al 6 reported that theoxidation kinetics of in situ synthesized TiB TiC Ti Al composites at temperatures between823 and 923 K in air for 300 h basically obeyed a parabolic rate law The formed oxide scalesindicated excellent spallation resistance under all testing conditions implying that growth andthermal stresses generated upon heating and cooling periods had been effectively released
استاد راهنما :
مهدي صالحي، مرتضي شمعانيان
استاد داور :
حسين ادريس،فرزاد محبوبي، رضا شجاع رضوي
