عنوان :
سنتز و ارزيابي خواص مواد Fe3Al / MoS2 خود روانكار براي كاربرد در دماي بالا
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 69ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمد حسين عنايتي، فخرالدين اشرفي زاده
توصيفگر ها :
تركيبات بين فلزي , مكانيزم‌هاي سايش , Fe3Al , MoS2 , روانكارهاي جامد , تف جوشي پلاسماي جرقه‌اي
استاد داور :
فتح‌الله كريم زاده، مسعود عطاپور
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/03/16
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/03/23
چكيده فارسي :
تركيبات بين فلزي به دليل خواص خوبي كه از خود نشان مي‌دهند مورد توجه بسياري از دانشمندان قرار گرفته اند. از جمله اين تركيبات بين فلزي مي‌توان به TiAl، NiAl اشاره كرد. يكي از مهمترين ويژگي‌هاي تركيبات بين فلزي پايداري آن در دماهاي بالا است. به همين دليل از اين تركيبات براي ساخت قطعاتي كه در دماي بالا كار مي‌كنند استفاده مي‌شود. مشكل عمده تركيبات بين فلزي كاهش مقاومت به سايش آنها در دماهاي بالاتر از دماي محيط است. براي افزايش مقاومت به سايش اين گونه تركيبات تدابيري از جمله اضافه كردن ذراتي همچون كربن يا دي سولفيد موليبدن به زمينه انديشيده شده است. اين ذرات به روانكارهاي جامد معروف هستند و ساختار آنها به صورت لايه‌اي بوده و حضور آنها بر روي سطح باعث كاهش ضريب اصطكاك مي‌شود. يكي از ارزان‌ترين و سبك ترين تركيبات بين فلزي در بين تركيبات بين فلزي متداول Fe3Al است. هدف از اين پروژه سنتز كامپوزيت Fe3Al-MoS2 و ارزيابي خواص سايش داغ آن است. در اين تحقيق ابتدا پودرهاي Fe و Al به مدت 40 ساعت آسياب كاري شده تا تركيب بين فلزي Fe3Al به دست آيد. سپس ذرات پودر MoS2 را با درصدهاي صفر، 5، 10 و 15 درصد وزني به مدت 5 ساعت با تركيب بين فلزي Fe3Al مخلوط كرده پس از آن پودرهاي Fe3Al، Fe3Al-5%wtMoS2، Fe3Al-10%wtMoS2 و Fe3Al-10%wtMoS2 به روش تف جوشي پلاسماي جرقه‌اي به قطعات بالك تبديل شدند. تصاوير ميكروسكوپ نوري گرفته شده از سطح قطعات و همچنين انجام آزمون ارشميدوس بر روي قطعات بالك، نشان دهنده نزديك بودن چگالي واقعي به چگالي تئوري قطعات است. در نهايت روي قطعات توليدي آزمون‌هاي ريز سختي سنجي و سايش داغ انجام گرفت. آزمون سايش به روش پين روي ديسك وتحت بار 7 نيوتن در دماي 400 درجه سانتي گراد انجام شد. سپس از مسير سايش تصاويري با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي تهيه شد. نتايج تحليل نمودار سايش بر حسب ضريب اصطكاك و تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه ميزان بهينه براي افزودن ذرات MoS2 به زمينه 5 درصد وزني است و بيشتر از اين ميزان باعث افزايش ضريب اصطكاك مي‌شود زيرا با افزودن ذرات پودر MoS2 بيش از حد بهينه، ميزان تركيبات كاربيدي ايجاد شده بر روي سطح افزايش پيدا كرده و نقش ضد سايشي ذرات پودر MoS2 كم رنگ مي‌شود. همچنين با بررسي‌هاي انجام گرفته بر روي تصاوير تهيه شده از مسير سايش، سايش چسبان و سايش خراشان به عنوان مكانيزم‌هاي سايش غالب معرفي شدند.
چكيده انگليسي :
Intermetallic compounds such as TiAl, NiAl and FeAl have several attractive engineering properties that make them suitable for high temperature applications. The main problem of intermetallic compounds is their low wear resistance at temperatures above ambient temperatures. Addition of particles such as graphite or molybdenum disulfide to the matrix have been considered to increase the wear resistance of these compounds. These materials are known as solid lubricants. Because of their layered structure the coefficient of friction drastically reduces in these materials. Fe3Al is one of the cheapest intermetallic compounds among the common intermetallic compounds. The aim of this study was to synthesize Fe3Al-MoS2 composite and evaluate its hot wear properties. Fe and Al powders were first milled for 40 hours to obtain the Fe3Al intermetallic compound. Fe3Al powder was then mixed with 0, 5, 10 and 15 weight percent MoS2 powder particles using ball milling for 5 hours. Fe3Al, Fe3Al-MoS2 powders were then converted into bulk parts by spark plasma sintering (SPS). Optical microscope images taken from the surface of the parts, as well as Archimedes' test on the bulk parts, showed that the bulk density is close to the theoretical density of the parts. Micro-hardness and hot abrasion tests were performed on the bulk material. Abrasion test was performed by pin on disk method under 7 N load at 400 ° C. Then images of the abrasion path were prepared using a scanning electron microscope. The results showed that the optimal amount MoS2 is 5% by weight. Beyond this value the coefficient of friction increases. In fact, adding MoS2 more than optimal value lead to the formation of carbide compounds on the surface as a result MoS2 powder no longer play its role as an anti-wear material. Further, the adhesive and scratch wear were found to be the dominant wear mechanisms.
استاد راهنما :
محمد حسين عنايتي، فخرالدين اشرفي زاده
استاد داور :
فتح‌الله كريم زاده، مسعود عطاپور
