Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salehi,Ahmad Monshi
مهدي صالحي (استاد راهنما) احمد منشي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Zarei
مهدي زارعي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Charactrisation of Thermally Sprayed Coating of Al 2 O 3 -MgO Spinel Doped with ZrO 2 Thick thermal plasma coatings of hard refractory oxides have numerous applications, for example in the field of common wear materials. Spinel are double oxides that crystallize in the cubic crystallographic system. The spinel MgAl 2 O 4 has many interesting properties, including a high melting point, a low thermal expansion coefficient, low dielectric losses, and excellent resistance to acid and alkali, but its poor mechanical properties at room temperature limit its field of applications. A well-known method for the enhancement of the mechanical properties of ceramics is the dispersion of micrometric ZrO 2 particles as a discrete second phase. In the present study, Spinel-Zirconia composite coating on steel substrates has been studied by utilizing advanced plasma spray process. In the plasma spraying process, the thermal energy of an electric arc together with a plasma forming gas, either nitrogen or argon, is utilized in the melting and projecting of the deposit material at high velocities onto a substrate. Plasma spraying is a rapid heating, cooling and solidification process that often results in the formation of deposits characterised by a coarse grain structure, significant porosity and a lamellar morphology. Three kind powders namely Spinel, Spinel-MgO and Spinel-ZrO 2 , are produced. In this regard, critical plasma parameters were studied by various samples in order to obtain the best parameters for the coating. To assess the coatings conducted, phase analysis was carried out by X-ray diffraction (XRD), and microstructure study was conducted by scanning electron microscopy (SEM). The microscopic observations and measurement were carried out by SEM and image analyser software respectively to study the porosities. The results are indicative of low porosity in the coating structure and relatively suitable distribution of doping material in Spinel matrix. Moreover, they show that during coating, no phase variation develops in the structure which indicates the stability of coatings. In order to evaluate the coating quality, a hardness profile from the surface to the depth of each coating was obtained by micro-hardness measurement. The obtained results showed that by adding Ziconia to Spinel matrix causes a huge increase in the coating hardness. The roughness and adhesion strength of the coatings were also measured. Adhesion is a very important factor determining the life of coated parts. The coatings must be properly bonded to the substrates. Adhesion depends on substrate preparation. The results showed that Spinel-Zircona coating have the best roughness and adhesion strength. Wear is closely related to
چکيده در تحقيق حاضر، سه نوع پوشش اسپينل، کامپوزيت اسپينل- منيزيا و کامپوزيت اسپينل- زيرکونيا بر روي فولاد پوشش دهي و مورد بررسي قرار گرفته است. پوشش دهي اين کامپوزيت بر روي فولاد توسط فرايند پيشرفته پاشش پلاسمايي صورت گرفت . در اين رابطه پارامترهاي بحراني پلاسما توسط نمونه هاي مختلف جهت کسب بهترين پارامترها براي پوشش دهي اين پوشش ها مورد بررسي قرار گرفت. به منظور ارزيابي پوشش هاي اعمالي، آناليز فازي توسط پراش پرتو ايکس (XRD) و بررسي ريز ساختار توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) صورت گرفت. نتايج نشان دهنده تخلخل کم در ساختار پوشش و توزيع نسبتا مناسب ماده تقويت کننده در زمينه اسپينل مي باشد. همچنين نتايج نشان مي دهند که در حين پوشش دهي، تغيير فازي در ساختار ها ايجاد نمي شود که اين مبين پايداري پوشش ها مي باشد. به منظور ارزيابي کيفيت پوشش، پروفيل سختي از سطح تا عمق هر يک از پوشش ها توسط ميکرو سختي سنجي به دست آمد و چسبندگي پوشش ها با توجه به استاندارد آن، اندازه گيري شد. نتايج حاصل نشان داد که افزودن زيرکونيا به زمينه اسپينل باعث افزايش شديد در مقدار سختي اين پوشش مي شود و همچنين چسبندگي را تا حدودي بهبود مي بخشد. بررسي سايش پوشش هاي حاصل توسط دستگاه پين روي ديسک (Pin-on-Disk) انجام شد. ضمنا نمودارهاي ضريب اصطکاک و تغيير حجم سايش براي پوشش هاي اعمالي، جهت ارزيابي رفتار تريبولوژيکي، رسم گرديد. نرخ سايش هر يک از پوشش ها به دست آمد و مورد مقايسه و بررسي قرار گرفت. در نهايت مسير سايش توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و آناليزگر عنصري (EDS) مورد بررسي قرار گرفت و مکانيزم هاي دخيل در سايش اين پوشش ها بررسي شد و مشاهده شد که مکانيزم اصلي سايش مکانيزم سايش خراشان از نوع ترک ريز مي باشد. نتايج نشان مي دهد که اين پوشش ها داراي خصوصيات سايشي مناسبي براي استفاده به عنوان پوشش محافظ در سطح فولاد مي باشند. کلمات کليدي: پوشش، اسپينل، پاشش پلاسمايي، کامپوزيت، زيرکونيا، سايش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی