پديد آورنده :
حسيني، حامد
عنوان :
ساخت و مشخصه يابي آلياژ آنتروپي بالاي نانوساختار CuFeNiMnTi و ارزيابي رفتار اتصال فاز مايع گذراي آن
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 118ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
فتح اله كريم زاده، محمدحسن عباسي
توصيفگر ها :
آلياژهاي آنتروپي بالا , CuFeNiMnTi , آلياژسازي مكانيكي , تف جوشي پلاسمايي جرقه اي , اتصال فاز مايع گذرا
استاد داور :
محمدحسين عنايتي، مرتضي شمعانيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/04/23
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/04/25
چكيده فارسي :
چكيده آلياژهاي آنتروپي باال دسته جديدي از مواد هستند كه داراي 5 تا 31 عنصر اصلي با درصدهاي اتمي يا مرولي مسراوي و يرا تقريبرا مسراوي ميباشند اين آلياژها محلولهاي جامد FCC و BCC تشكيل ميدهنرد و داراي خرواص مطلروبي از قبيرل اسرتحكام براال انعطرافپرذيري مناسب و خواص حرارتي و خوردگي مطلوبي ميباشند به همين دليل به شدت مورد توجه محققرين قررار گرفترهانرد ريزسراختار و خرواص آلياژهاي آنتروپي باال وابسته به نوع عناصر و ميزان آنهاست و تشكيل محلولهاي جامد ساده در اين آلياژها وابسته به انتخاب دقيق عناصرر است آلياژهاي آنتروپي باالي CuFeNiCoTi و CuCrFeNiMn با موفقيرت سراخته شرده و بره دليرل حارور فازهراي محلرول جامرد برا ساختارهاي كريستالي متفاوت خواص مكانيكي خوبي از خود نشان دادند به نظرر مريرسرد برا جرايگزين كرردن Ti بره جراي Cr در آليراژ آنتروپي باالي CuCrFeNiMn ساختارهاي كريستالي متفاوت با خواص مكانيكي خروب مريتوانرد حاصرل شرود در ايرن پرژوهش آليراژ آنتروپي باالي CuFeNiMnTi به دو روش آلياژسازي مكانيكي MA و تفجوشري پالسرمايي جرقرهاي SPS و ذوب القرايي تحرت خأل VIM ساخته شد نتايج طيفسنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس EDS و پراش پرتو ايكس XRD تشكيل سراختار تكفراز FCC بعد از 03 ساعت آسياكاري را نشان داد فرايند تفجوشي پالسمايي جرقهاي در دماهاي 068 و 920 C در فشار و زمران ثابرت بره ترتيرب 40 MPa و 5 Min انجام شد نتايج پراش پرتو ايكس و تصاوير ميكروسركوپ الكترونري روبشري SEM نشران داد پرس از ترفجوشري پالسمايي جرقهاي در دماي 860 C فاز FCC ذرات كاربيد تيتانيوم و فاز الوه تشكيل شد اما در نمونه تفجوشري پالسرمايي جرقرهاي در دماي 920 C فاز FCC و ذرات كاربيد تيتانيوم تشكيل شد چگالي نمونهها به روش ارشميدس اندازه گيري شد و نمونه سرنتز شرده در دماي 920 C با 5 تخلخل به عنوان نمونه بهينه انتخاب شد نتايج سختي و ريزسختي آلياژ تفجوشي پالسمايي جرقهاي به ترتيرب HVN 465 و 632 HV0 3N اندازهگيري شد نتايج آزمون سنبه برشي متوسط استحكام برشي نمونه تفجوشي پالسرمايي جرقرهاي را 457MPa را نشان داد خواص سايشي نمونه بهينه تفجوشي پالسمايي جرقهاي در دماي اتراق و دمراي براال 400 C تحرت دو نيرروي 51 و 30 N مورد بررسي قرار گرفت با افزايش دما در هر دو نيروي اعمالي به دليل تشكيل سريع اليه محافظ اكسريدي رو سرطح سرايش مقاومرت بره سايش بهبود يافت نتايج پراش پرتو ايكس و طيفسنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس نمونه ذوب القرايي تحرت خرأل حارور دوفراز FCC غني از مس و نيكل فاز الوه FeTi Fe2Ti و NiTi B در ريزساختار آلياژ را نشان داد همگنسازي در دماهراي 049 0201 و 1150 C در مدت زمان 5 h انجام شد كه با همگن سازي تا دماي 940 C فازهاي FeTi و NiTi B و ترا دمراي 1150 C فقرط فراز FCC پايردار ماندند آنيل در دماي 940 C در مدت زمان ثابت 5 h به عنوان نمونه بهينه همگنسازي انتخاب شد نتايج سختي و ريزسرختي نمونره بهينره همگن شده 400HVN و 438 HV0 3N اندازهگيري شد نتايج آزمون سنبه برشي متوسط استحكام برشي نمونه بهينره همگرن شرده MPa 843 را نشان داد نمونه بهينه همگن شده آلياژ ريختگي به روش اتصال فاز مايع گذرا TLP برا دو اليره ميراني مرس و 2 AWS BNi در دماهاي 089 0301 و 1080 C و در مدت زمان ثابت 03 دقيقه به هم اتصال داده شدند تصاوير ميكروسركوپ الكترونري روبشري و نترايج طيفسنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس حاور بورايد تيتانيوم در استفاده از اليه مياني 2 AWS BNi در دماي 980 C و فاز Ni6Si2B در دماي 1030 C را نشان داد به منظور بررسي خواص مكانيكي اتصاالت استحكام برشي و تغيير ريزسختي در سطح مقطع اتصال انجام شد نتايج نشان داد با افزايش دما در اتصال با اليه مياني 2 AWS BNi بدليل حذف تركيبات ناخواسرته و بورايردي اسرتحكام برشري ترا MPa 443 افزايش يافت در اتصال با اليه مياني مس با افزايش دما به دليل افزايش اندازه دانه و كسر فاز FCC در محرل اتصرال اسرتحكام برشري كاهش يافت ريزسختي محل اتصال با هر دو اليه مياني نسبت به ناحيه متاثر از نفوذ بجز نمونه اتصال داده شده با اليه مياني 2 AWS BNi در دماي 1030 C كاهش يافت سطح شكست تمامي اتصاالت بدليل حاور فازهاي ترد و شكننده از نوع شكست ترد بود كلمات كليدي آلياژهاي آنتروپي باال CuFeNiMnTi آلياژسازي مكانيكي تفجوشي پالسمايي جرقهاي اتصال فاز مايع گذرا
چكيده انگليسي :
AbstractHigh entropy alloys HEAs are a new category of alloys consisting of 5 to 13 mainelements with equal or nearly equal atomic or molar ratios These alloys usually form FCCand BCC solid solutions and have attracted a great deal of attention due to their excellentproperties such as high strength adequate ductility and proper thermal andcorrosion features Depending on the type and amount of constituent elements themicrostructure and characteristics of the HEAs change and the formation of a simple solidsolution in these alloys depends on the accurate selection of the elements CuFeNiCoTi andCuCrFeNiMn HEAs have been successfully fabricated and Due to the presence of solidsolution phases with different crystal structures they have shown good mechanicalproperties Regarding the CuCrFeNiMn alloy it seems that by replacing Ti with Cr different crystal structures with good mechanical properties could be obtained In thisresearch a new high entropy alloy system CuFeNiMnTi was fabricated by mechanicalalloying MA and spark plasma sintering SPS and vacuum induction melting VIM Scanning electron microscopy SEM X ray diffraction XRD and energy dispersivespectroscopy EDS were utilized to characterize the CuFeNiMnTi high entropy alloy EDS and XRD results showed that the FCC structure has been formed after 30 h ballmilling The SPS process was performed at temperatures 860 and 920 C Based on XRDand SEM results after the SPS at 860 C the FCC structure titanium carbide particles andLaves phase are formed while after that at 920 C only the FCC structure and carbidetitanium particles will be formed The density of the samples was measured by Archimedesmethod and the specimen Synthesized at 920 C with 5 porosity Was determined as theoptimum sample The average hardness and microhardness of the SPSed alloy weremeasured at 564 HVN and 632 HV0 3N respectively The shear punch testwas performed and the average shear strength of the SPSed alloy sample was 457 MPa Wear Properties of the optimum SPSed Sample at Room Temperature and also HighTemperature 400 C were investigated under two forces of 15 and 30 N As thetemperature increased the wear resistance improved in both applied forces due to the rapidformation of the oxide protective layer on the wear surface EDS measurement and XRDresults confirmed the presence of two Ni and Cu rich FCC phases and Laves phasesincluding Fe2Ti FeTi and NiTi B in the microstructure of VIMed alloy Homogenizationwas carried at the temperatures of 940 1020 and 1150 C for 5 h The results demonstratedthat the FeTi and NiTi B are stable up to 940 C and only the FCC phase can be stable upto 1150 C The specimen which annealed at 940 C for 5 he was specified as the optimumone The hardness and microhardness of the VIMed alloy were 404 HVN and 440 HV0 3Nrespectively The average shear strength of the VIMed alloy was measured at 457 MPa For the optimum homogenized samples transient liquid phase TLP bonding wasconducted using two interlayers of Cu and AWS BNi 2 at 980 1030 and 1080 Ctemperatures for a fixed period of 30 min SEM images and EDS results illustrated thatwhen using the interlayer AWS BNi 2 titanium birdie and Ni6Si2B phases will bedetected at 980 C and 1030 C respectively In order to evaluate the mechanical behaviorof the joint shear strength and microhardness profile were measured The results revealedthat in the case of joining using AWS BNi 2 interlayer owning to the removal of unwantedintermetallic compounds the shear strength was increased to MPa 344 Concerning thejoining using the Cu interlayer because of the temperature increased due to the increase ingrain size and FCC phase fraction at the junction the shear strength decreased Besides the microhardness of the joint with both intermediate layers was reduced relative to theDiffusion Affected Zone except for the sample jointed to the intermediate layer AWSBNi 2 at 1030 C Because of the presence of brittle phases Surface fracture of all thejoints was brittle Keywords High
استاد راهنما :
فتح اله كريم زاده، محمدحسن عباسي
استاد داور :
محمدحسين عنايتي، مرتضي شمعانيان
