Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hossei Enayati,Morteza Shamanian esfahani
محمدحسين عنايتي (استاد راهنما) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Adamzadeh
محسن آدم زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Fabrication and characterization of Ni-Nb amorphous coating by mechanical alloying method
Amorphous alloys are some of the most significant advanced materials, which have been left unnoticed in the last decades in comparison with crystalline solids. In contrast to crystalline solids that contain long-range-order and lattice defects, amorphous alloys have a disorganized and short-range-ordering in atomic structure. Therefore, amorphous solids have exceptionally different physical, chemical and mechanical characteristics such as higher strength, hardness, toughness, and elasticity and better overall corrosion resistance. It is undeniable that amorphous alloys have good wear resistant, meaning that by incorporating amorphous coating on metal materials, we could protect metals from extreme damages of severe wear and erosion. The properties mentioned above are the reason that amorphous materials are used in various industries such as aerospace, automotive and magnetic engineering Mechanical alloying (MA) is the most important method of solid-state amorphisation. In MA there is no need for a high temperature, making amorphisation easier and more cost effective. Another advantage of MA in comparison with other methods is that they have a greater amorphous phase formation range [3–5] . Overall, the mechanical alloying process can cause a progressive increase in lattice defects in the structure and also a decrease in the grain size. Therefore, the amorphisation reaction will be thermodynamically and kinetically affected. In fact, in order to allow a high diffusion rate at low temperature and therefore permit the amorphisation reaction to take place kinetically, it is necessary to have several high-speed diffusion paths such as sub-grain boundaries and dislocation networks
ساختارهاي اتمي مواد آمورف و يا فلزات شيشه­اي به دليل عدم وجود نابجايي­ها و نواقص شبکه­اي داراي خواص منحصر به فرد مکانيکي، شيميايي، مغناطيسي و خوردگي مي­باشند. اين مواد داراي سختي و استحکام بسيار بالا، مقاومت به خوردگي عالي، چقرمگي شکست بالا و رفتار مغناطيسي عالي مي­باشند. از محدوديت­هاي خواص فلزات شيشه­اي (آمورف) مي­توان به ترد بودن، محدوديت ابعادي در برخي روش­هاي توليد، هدايت گرمايي پايين­تر از فلزات متعارف و شکل­پذيري محدود آن­ها اشاره کرد. روش­هاي توليد ساختار آمورف به سه دسته کلي حالت جامد، حالت مايع و حالت بخار تقسيم مي­شود. تا کنون اکثر روش­هاي توليد مواد آمورف بر پايه حالت مايع و بخار بوده است و مکانيزم اصلي آن نرخ بالاي سرمايش است. در اين روش اتم­ها فرصت کافي براي قرارگيري در محل­هاي کريستالي مشخص خود را ندارند و به صورت بي­نظم به ساختار جامد آمورف تبديل مي­شوند. امروزه روش­هاي حالت جامد توسعه فراواني يافته است زيرا که اين روش­ها برخلاف روش‌هاي ديگر، حالت فيزيکي ماده در حين ايجاد فاز آمورف تغيير نمي‌کند و دستيابي به ساختار آمورف قابل کنترل­تر و آسان­تر است. از معمول­ترين روش­هاي حالت جامد روش آلياژسازي مکانيکي مي­باشد. اين روش در سال ???? کشف شد و براي سيستم آلياژي نيکل-نيوبيوم به کار گرفته شد. آلياژهاي آمورف پايه نيکل به عنوان يک ماده مهندسي به خاطر خواص منحصر به فردشان شامل پايداري حرارتي بالا، خواص مکانيکي مطلوب، مقاومت به خوردگي بالا و خواص مغناطيسي مختلف از پتانسيل بالايي برخوردارند. از مهم­ترين اين آلياژها آلياژهاي آمورف Ni-Nb, Ni-Zr, Ni-Ti, Ni-Nb-Si,Ni-Nb-Zr مي­باشند. از ميان انواع آلياژهاي پايه نيکل، آلياژ آمورف پايه نيکل-نيوبيوم به خاطر قابليت آمورف شدن بالا در مکانيزم­هاي حالت جامد و مايع از نظر تکنولوژيکي بسيار مفيد هستند. با استفاده از کريستالي شدن جزئي ساختارهاي آمورف مي­توان به کامپوزيت­هاي داراي نانوکريستال دست پيدا کرد. امروزه به دلايل کاربرد و خواص منحصر به فرد مواد آمورف استفاده از اين مواد به عنوان پوشش مورد توجه قرار گرفته است. از روش­هاي پوشش­دهي در حالت جامد و در دماي کم آلياژسازي مکانيکي مناسب­ترين آن­هاست زيرا که عيوب مربوط به ساير روش­هاي پوشش­دهي که عموماً با ذوب همراه است را ندارد. پوشش­دهي مواد آمورف تا به حال به روش آلياژسازي مکانيکي صورت نگرفته است و از ساير روش­ها که بر پايه سرمايش سريع بوده است براي پوشش­دهي مواد آمورف استفاده شده است. عدم نفوذ ذرات و عناصر از زيرلايه به پوشش و بالعکس مي­تواند به دليل سختي نسبي بالاي زيرلايه و دماي پايين منطقه برخورد گلوله با زيرلايه باشد. با توجه به توزيع خطي عناصر در سطح مقطع پوشش ايجاد شده بر روي زيرلايه ديسکي شکل در نزديکي فصل مشترک، نوسانات مقدار عناصر نيکل و نيوبيوم مشاهده مي­شود که به دليل ساختار لايه­اي Ni-Nb در اين نواحي مي­باشد.

تحت نظارت وف ایرانی