Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hossei Enayati,Mehdi Salehi,Morteza Shamanian esfahani
محمدحسین عنایتی (استاد راهنما) مهدی صالحی (استاد مشاور) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahyar Mohammadnezhad
مهیار محمدنژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Formation of nanostructured NiAl coating on carbon steel by using mechanical alloying
. Carbon steels are largely used in various applicatio however, their wear, corrosion and oxidation resistance are weak. To improve these properties, NiAl intermetallic coating can be used. Several methods have been made to produce NiAl coatings on different substrate. In these study nanostructured NiAl intermetallics coatings were generated on carbon steel by using mechanical alloying in ambient temperature and effect of process parameters was studied on the MA and formation of coatings. In this regard, was used the balls with 2, 4, 7 and 10 diameter and ball-to-powder weight ratio 5:1, 10:1 and 20:1. Milling time was between 60 and 600 min. Also, prepared samples after ball milling were subjected to annealing treatment at temperatures range of 400 °C, 500 °C and 600 °C. The effect of the annealing treatment on the structure and mechanical properties, wear resistance and crystal size of the NiAl coatings has been investigated. In order to optimize the coating properties was used TiC reinforcing in different weight percent (1,2,3,4 and5) and reported the best percent of TiC. Coatings were examined using X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), microhardness, micro Scratch tester, roughness measurements and wear resistance. The results showed that the best coating was formed by using balls with 4mm diameter and ball-to-powder weight ratio 10:1 and 480 min milling time. With increasing milling time, coating thickness increased up to 470µm and hardness up to 970Hv and decreased crystal size to 23 nm. Annealing treatment in 600°C/ 90min improved the coating wear resistance, adhesion and microhardness properties due to the formation of NiAl intermetallic compound. By using 2% reinforcement, the attainable thickness, adhesion and wear resistance of coating were increased. Keywords : Coating; NiAl Intermetallics; Mechanical alloying; Annealing treatment ; Nanostructured materials; Composite; Wear
فولاد های ساده کربنی پرکاربردترین فلز در صنایع مختلف هستند، با این وجود این آلیاژها دارای ضعف خواص تریبولوژیکی و سختی پایین می باشند. جهت بهبود این خواص از پوشش های مقاوم مانند ترکیبات بین فلزی NiAl استفاده می شود که با روش های متنوعی بر روی سطح قطعه اعمال می شوند. در این تحقیق از روش آسیاکاری مکانیکی برای ایجاد پوشش نانوساختار NiAl در دما ی محیط برسطح فولاد ساده کربنی استفاده شد و پارامتر های موثر بر فرایند آسیاکاری و تشکیل پوشش مورد بررسی قرار گرفت. در همین راستا گلوله های به قطر 2 ،4 ،7 و10 میلی متر و نسبت وزنی گلوله به پودر 5:1 ،10:1 و20:1 استفاده شد. آسیاکاری در زمان های مختلف بین30 تا 600 دقیقه انجام گردید. همچنین نمونه های بدست آمده در دماهای مختلف C°400 ، C°500 و C°600 عملیات حرارتی شدند و تاثیر دما بر خواص پوشش از قبیل سختی، مقاومت به سایش، تغییرات فازی، اندازه دانه و چسبندگی بررسی شد. در ادامه جهت بهینه سازی خواص پوشش از نانو ذرات TiC به عنوان تقویت کننده در درصد های وزنی مختلف 1، 2 ، 3 ، 4 و5 استفاده شد و مناسب ترین درصد تقویت کننده از نظر تغییرات خواص پوشش تعیین گردید. به منظور مشخصه یابی و بررسی مورفولوژی پوشش تولید شده، نمونه ها تحت آزمایش های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، زبری سنجی، آزمون سایش، میکرو خراش و میکرو سختی سنجی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده نشان داد بهترین پوشش از نظر خواص ساختاری و یکنواختی سطحی با گلوله های به قطر mm4 ، نسبت وزنی گلوله به پودر 10:1 و زمان آسیاکاری 480 دقیقه ایجاد می شود. افزایش زمان آسیاکاری موجب افزایش ضخامت پوشش تا 470 میکرون و افزایش سختی پوشش تا 970 ویکرز و کاهش اندازه دانه پوشش تا 23 نانومتر گردید. نتایج عملیات حرارتی نشان داد،آنیل در دمای C°600 به مدت 90 دقیقه موجب تشکیل ترکیب بین فلزی NiAl به طور کامل و افزایش مقاومت سایشی و چسبندگی پوشش می گردد. بررسی تاثیر میزان نانو ذرات تقویت کننده TiC نشان داد، اضافه کردن 2% تقویت کننده موجب افزایش یکنواختی و بهبود ساختار پوشش می hy;شود. همچنین حضور نانو ذرات تقویت کننده موجب افزایش سختی، مقاومت سایشی و چسبندگی پوشش گردید. واژه های کلیدی : پوشش دهی، ترکیبات بین فلزی NiAl، آسیاکاری مکانیکی ، عملیات حرارتی، مواد نانو ساختار، کامپوزیت، سایش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی