Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hossei Enayati,Fatallah Karimzadeh
محمدحسین عنایتی (استاد راهنما) فتح اله کریم زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Motahareh Akbari
مطهره اکبری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Development of FeAl-Al2O3 nanocomposites coating on steel by mechanical alloying process
Carbon steel is the most important engineering alloys due to low production costs and a wide range of engineering properties. However, carbon steel has weak tribological properties and low hardness. Application of high resistant coatings on the steel surface is the best solution to improve its tribological properties. In this study, the mechanical milling method was used to form nanocomposite coatings of FeAl and FeAl /Al 2 O 3 on the Ck45 steel surface. Mechanical milling at ambient temperture leads to surface work hardening, mechanical activation and formation of nanostructured coating. In this method substrate and milling balls are placed in the bowl and coating is produced on substrat as a result of ball impacts. In this study, the balls was 4mm in diameter and ball- to- powder weight ratio was 10:1. Milling time was 2 to 22 hours. Prepared samples after ball milling were subjected to annealing treatment at 500 o C for 1 to 3 hours. Effects of the annealing treatment on structure, hardness, roughness and phase changes was investigated. The coatings were examined using X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), roughness measurements, microhardness and microscratch tests. The results showed that the best coating with proper structure and surface uniformity was formed by using balls with 4mm diameter and ball-to-powder weight ratio of 10:1 after 14 hours for FeAl and after 18 hours for FeAl / Al 2 O 3 . With increasing milling time, FeAl coating thickness increased to 78µm with a hardness of 870Hv and FeAl / Al 2 O 3 coating thickness increased to 98µm with a hardness of 1050Hv. Annealing treatment at 500 o C for 3 hours improved the coating adhesion and microhardne properties due to the formation of FeAl and FeAl / Al 2 O 3 . Uniformity and structural properties of FeAl/Al 2 O 3 nanocomposite coating was enhanced compared to the FeAl coating due to Al 2 O 3 particle. Keyword: Coating, Intermetallic compound FeAl, Nanostructured materals, Mechanical alloying, Nanocomposite
فولادهای ساده کربنی مهمترین گروه آلیاژهای مهندسی هستند. این فولادها به علت هزینه نسبتا کم تولید و داشتن گستره وسیعی از خواص در بین مواد مهندسی هستند. با این وجود دارای خواص تریبولوژیکی ضعیف و سختی پایین اند. ایجاد پوشش های مقاوم بر روی سطح فولاد بهترین راه حل جهت بهبود خواص تریبولوژیکی آن می باشد. در این تحقیق از روش آسیابکاری مکانیکی برای ایجاد پوشش نانوکامپوزیتی FeAl/Al 2 O 3 و FeAl روی سطح فولاد Ck45 استفاده شده است. پوشش دهی به روش آسیابکاری مکانیکی روش جدیدی است که انجام فرایند در شرایط محیط و همراه با بهبود خواص مکانیکی سطحی مانند کارسختی، فعالسازی مکانیکی و ایجاد یک پوشش نانوساختار است. اساس این روش قرار دادن زیرلایه و پودر همراه با تعدادی گلوله در یک محفظه لرزان است که در اثر ضربه های متوالی گلوله ها به زیرلایه، پودر بر روی سطح زیرلایه جوش سرد می خورد و پوشش تشکیل می شود. در این پژوهش از گلوله های به قطر 4 میلی متر و نسبت وزنی گلوله به پودر 10:1 استفاده شد. آسیابکاری در زمان های مختلف بین 2 ساعت تا 22 ساعت در دمای محیط انجام گردید. همچنین نمونه ها در زمان های مختلف 1 و 3 ساعت در دمای ثابت o C500 عملیات حرارتی شدند و تاثیر زمان عملیات حرارتی بر خواص پوشش از قبیل سختی، زبری، تغییرات فازی، اندازه دانه و چسبندگی بررسی شد. به منظور مشخصه یابی و بررسی مورفولوژی پوشش تولید شده نمونه ها تحت آزمایش های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، زبری سنجی، میکروخراش و میکروسختی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده نشان داد بهترین پوشش از نظر خواص ساختاری و یکنواختی سطح با گلوله های به قطر mm4 و نسبت گلوله به پودر 10:1 برای پوشش FeAl در زمان 14 ساعت و برای پوشش نانوکامپوزیتی FeAl/Al 2 O 3 در زمان 18 ساعت ایجاد می شود. در پوشش FeAl افزایش زمان آسیابکاری موجب افزایش ضخامت پوشش تا 78 میکرون و افزایش سختی پوشش تا 870 ویکرز و در پوشش FeAl/Al 2 O 3 افزایش زمان آسیابکاری موجب افزایش ضخامت پوشش تا 98 میکرون وافزایش سختی تا 1050 ویکرز گردید. نتایج عملیات حرارتی نشان داد، آنیل در دمای ثابت 0 C500 به مدت 3 ساعت موجب تشکیل ترکیب بین فلزی FeAl و در مورد پوشش نانوکامپوزیت موجب تشکیل فازهای FeAl/Al 2 O 3 به طور کامل و افزایش چسبندگی وسختی پوشش می گردد. پوشش نانوکامپوزیت به علت وجود ذرات تقویت کننده Al 2 O 3 نسبت به پوشش FeAl موجب افزایش یکنواختی و بهبود ساختار پوشش می شود. کلمات کلیدی ترکیبات بین فلزی FeAl، ،پوشش دهی، مواد نانوساختار، آلیاژسازی مکانیکی، نانوکامپوزیت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی