پديد آورنده :
سالمي، فتانه
عنوان :
ساخت و مشخصه يابي آلياژ آنتروپي بالاي CuNiCoZnAL نانوساختار به روش آلياژ سازي مكانيكي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مواد
صفحه شمار :
پانزده،105ص.: مصور
استاد راهنما :
فتح اله كريم زاده، محمدحسن عباسي
استاد داور :
حسين ادريس، محمدعلي گلعذار
تاريخ ورود اطلاعات :
1394/12/04
چكيده فارسي :
چكيده در اين پژوهش آلياژ آنتروپي باال و نانوساختار CuNiCoZnAl به روش آلياژسازي مكانيكي ساخته شد نتايج آزمونهاي پراش پرتو ايكس و ميكروسكوپ الكتروني عبوري نشان داد كه اين آلياژ محلول جامد پنجتايي داراي ساختارتكفاز FCC با اندازه دانه حدود 05nm است نتايج طيفسنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس نيز عدم وجود ناخالصي و صحت تركيب شيميايي آلياژ را تاييد كرد همچنين مورفولوژي آلياژ با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي گرديد نتايج محاسبه متغيرهايي مانند دماي ذوب تغييرات آنتالپي انحالل تغييرات آنتروپي انحالل تفاوت اندازه اتمي اختالف الكترونگاتيويته و غلظت الكترونهاي ظرفيتي براي اين آلياژ با معيارهاي موجود براي پايداري فاز در آلياژهاي آنتروپي باال تطابق كامل داشت و تشكيل آلياژ آنتروپي باال با ساختار محلول جامد FCC را پيشبيني نمود بررسي ترموديناميكي سيستم CuNiCoZnAl توسط مدل نيمهتجربي مديما نيز نتايج حاصل از آزمايشها را تاييد كرد و فاز محلول جامد را به عنوان اولين فاز تشكيل شونده در اين آلياژ معرفي نمود بررسي رفتار حرارتي اين آلياژ با استفاده از آناليز حرارتي گرماسنجي افتراقي نشان داد كه از دماي محيط تا نقطه ذوب تقريبا 0051 C هيچگونه تركيب بينفلزي تشكيل نميشود و با وجود تغييرات فازي همواره فاز محلول جامد در سيستم پايدار است همچنين بررسي تاثير شرايط متفاوت آلياژسازي مكانيكي و محاسبات انرژي مشخص كرد كه با افزايش سرعت آسياب و استفاده از گلولههاي داراي اندازههاي متفاوت به جاي گلولههاي هماندازه انرژي منتقلشده به ذرات پودر 7 0 برابر ميشود و شرايط براي تشكيل آلياژ CuNiCoZnAl مهيا ميگردد فشردهسازي پودر آلياژ با روش پرس سرد در حالت بدون بايندر و حالت حاوي بايندر سديم متاسيليكات و روش تفجوشي پالسمايي جرقهاي انجام شد بررسيها نشان داد كه روش پرس سرد به دليل عدم تفجوشي مناسب تخلخل باال و عدم فشردگي مطلوب روش مناسبي براي فشردهسازي پودر آلياژ CuNiCoZnAl نيست اما روش تفجوشي پالسمايي جرقهاي به دليل اعمال همزمان فشار و افزايش درجه حرارت باعث ايجاد فشردگي مناسب و تخلخل كم ميشود همچنين در روش تفجوشي پالسمايي جرقهاي ساختار نانو در نمونه بالك حفظ ميگردد بنابراين نمونه آلياژ CuNiCoZnAl حاصل از روش تف جوشي پالسمايي جرقهاي به عنوان نمونه مناسب جهت ارزيابي خواص انتخاب شد بررسي رفتار مكانيكي آلياژ با استفاده از آزمون نانوفروروندگي سختي 653 951 02HV و مدول االستيك 026 211 07GPa را نشان داد همچنين با استفاده از آزمون ريزسختيسنجي ويكرز مقدار سختي 532 63 90HV براي آلياژ به دست آمد نتايج بررسي رفتار سايشي با استفاده از آزمون پين روي ديسك مشخص نمود كه مكانيزم غالب در سايش آلياژ CuNiCoZnAl سايش چسبان است تغييرات كاهش وزن در مسافت 711m نشان داد كه پس از طي يك مسافت اوليه با نرخ سايش زياد نرخ سايش كاهش مييابد و سپس به يك مقدار ثابت ميرسد كه نشاندهنده رسيدن سايش به يك مرحله پايدار است ثابت بودن ضريب اصطكاك و عدم نوسانات شديد آن نيز نشاندهنده رفتار سايشي يكنواخت آلياژ است كلمات كليدي آلياژ آنتروپي باال CuNiCoZnAl نانوساختار آلياژسازي مكانيكي
چكيده انگليسي :
016 Fabrication and characterization of nanostructured CuNiCoZnAl high entropy alloy by mechanical alloying Fattaneh Salemi F Salemi@ma iut ac ir Date of Submission 2016 01 12 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisors Fathallah Karimzadeh Prof Karimzadeh f@cc iut ac ir Mohammad Hasan Abbasi Prof Abbasi32@cc iut ac irAbstractIn this study nanostructured CuNiCoZnAl high entropy alloy was synthesized bymechanical alloying X ray diffraction and transmission electron microscopy results showedthat this quinary alloy has a FCC single phase solid solution and crystallite size about 15 nm Energy dispersive spectroscopy results also confirmed the absence of impurities and verifiedthe chemical composition of the alloy Moreover the alloy morphology was evaluated usingscanning electron microscopy Results of calculation of parameters such as melting point mixing enthalpy change mixing entropy change atomic size difference electronegativitydifference and valence electron concentration of the alloy were in good agreement with thecriteria for phase stability of high entropy alloys and formation of high entropy alloyconsisting of FCC solid solution could be predicted Thermodynamic analysis of Cu Ni Co Zn Al alloy system using extended Miedema model confirmed the experimental results andpredicted the solid solution as the first phase that formed Thermal analysis of alloy usingdifferential scanning calorimetry technique revealed that the solid solution phase was thestable phase from room temperature 25 C up to the melting point 1150 C In spite ofphase transformations during this temperature range intermetallic compounds andamorphous phase were not formed The effect of mechanical alloying conditions and energycalculations showed that by increasing the velocity of ball milling and using the balls withdifferent radii instead of the balls with similar radii energy transferred during ball millingwould increase up to 1 7 times and provides the condition for CuNiCoZnAl alloy formation Consolidation of the alloy powder was performed by cold press in the case without a binder and the sample containing sodium metasilicate and spark plasma sintering Investigationshowed that cold press caused poor sintering and high porosity in the samples therefore itcould not be a suitable method for consolidation of the CuNiCoZnAl alloy powder whilespark plasma sintering led to the proper compression and low porosity Also thenanostructure of bulk sample could be preserved by spark plasma sintering ThereforeCuNiCoZnAl alloy obtained from spark plasma sintering was selected for evaluation ofmechanical behavior Investigation of mechanical behavior using nanoindentation indicatedhardness value of 659 350 18 HV and elastic moduli of 186 240 17 GPa respectively AlsoVickers microhardness of the alloy was 598 69 31 HV The evaluation of wear behavior ofthe alloy using pin on disk wear test indicated that the dominant wear mechanism ofCuNiCoZnAl alloy was adhesive wear The sample weight loss at 700 m showed that wearrate decreased quickly at the begining with high wear rate and then became stable indicatinga steady state wear Constant friction coefficient without volatility indicated a uniform wearbehavior of the alloy Keywords High entropy alloy CuNiCoZnAl Nanostructure Mechanical alloying
استاد راهنما :
فتح اله كريم زاده، محمدحسن عباسي
استاد داور :
حسين ادريس، محمدعلي گلعذار
