Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian,Mehdi Salehi
مهدي احمديان (استاد راهنما) مهدي صالحي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Omid Mehrabani
اميد مهرباني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
In this work, the influence of the type of binder (cobalt and iron aluminide intermetallic) on microstructure, mechanical properties and wear resistance of high velocity oxy-fuel (HVOF) sprayed tungsten carbide-based hardmetal coating was studied. Intermetallic binder, with different amount of boron 0, 0.05 and 0.1 weight percent B, were produced using vacuum arc melting and cast chill, prepared under controlled atmosphere using ring grinding, blended with tungsten carbide powder (7 µm) and then sintered and crushed into particles large enough to flow in the spray equipment. The mechanical and wear properties of the intermetallic composite coating compared with the prepared conventional cobalt binder coating WC-30 vol%Co and commercial coating WC-20 vol%Co. The coating characterization included optical microscopy and scanning electron microscopy of metallugraphically prepared cross section, hardness and toughness measurement, phase composition by X-ray diffraction and wear behavior by ball on disk. Based on x-ray diffraction result, the proportion of WC transformed to W 2 C is higher for all of the WC-Co compared with the WC-(FeAl-B) Coating and in WC-Co coating no traces of ?-carbide phases (Co 6 W 6 C, Co 3 W 3 C) were observed. Result showed that the hardness of WC-FeAl Coatings is higher than those WC-Co coatings. The toughness was found to be improved when boron doped with iron aluminide in intermetallic matrix composite coatings. The study of wear tracks indicated that the dominant wear mechanism in both WC-Co and WC-(FeAl-B) coating was carbide pull out and subsurface fracture. The iron aluminide binder doped with 0.05 wt% boron had lower coefficient of friction and weight loss than the other coating even with commercial coating WC-20 vol%Co witch has a lower percentage of binder phase and tungsten carbide particle size (0.7 µm) were competitive. In addition, the friction and wear behavior at elevated temperature and failure mechanism of coatings were investigated. The result indicated that the sliding wear resistance of WC-FeAl-0.05B coating is higher than that of WC-Co coating at high temperature. Subsurface fracture, carbide pull out and WC grain break dominant in both coating but in WC-Co coating followed with extrusion of the supporting binder phase and adhesive wear. WC-(FeAl-B) coating showed an improvement in wear properties at low temperature and significantly at high temperature than WC-Co coating. Keywords Composite coating, Tungsten carbide, Iron alumonide, Thermal spray, HVOF, Wear, Toughness
چکيده در اين پژوهش جايگزيني کبالت به عنوان زمينه با ترکيب بين‌فلزي FeAl با افزودني بُر در سرمت‌هاي پايه کاربيد تنگستن مورد پژوهش قرار گرفته است. بر اين اساس پوشش‌هاي کاربيد تنگستن (با اندازه ذرات 7 ميکرومتر) با زمينه بين فلزي FeAl به روش پاشش حرارتي HVOF بر روي زيرلايه فولاد ساده کربني پاشش شدند. به منظور بهبود خواص آلومينايد آهن نظير شکل‌پذيري و تردي، مقادير مختلف بُر شامل صفر، 05/0 و 1/0 درصد وزني به آن اضافه شد. پوشش‌هاي کامپوزيتي زمينه بين‌فلزي مذکور با پوشش‌هاي کامپوزيتي مرسوم زمينه کبالت WC-30 vol%Co و پوشش تجاري WC-20 vol%Co از نظر خواص مکانيکي و سايشي مقايسه شدند. اين پوشش‌ها از نظر ريز‌ساختاري، فازهاي تشکيل دهنده، سختي، چقرمگي و رفتار سايشي مورد مطالعه قرار گرفتند. نتايج بدست آمده تائيد کننده قابليت ساخت و توسعه پوشش‌هاي کامپوزيتي زمينه بين‌فلزي با روش پاشش حرارتي است. بر اساس نتايج پراش سنجي اشعه ايکس پوشش‌هاي کامپوزيتي زمينه بين‌فلزي متشکل از جزء اصلي کاربيد تنگستن هستند و نسبت به پوشش‌هاي با زمينه کبالت داراي فازهاي کمپلکس نبوده و از مقدار کمتري فاز ترد W 2 C تشکيل شده‌اند. نتايج سختي اندازه‌گيري شده از اين پوشش‌ها نشان دهنده سختي بالاتر پوشش‌هاي WC-FeAl نسبت به پوشش‌هاي زمينه کبالت است. بررسي‌هاي انجام شده بر چقرمگي اين پوشش‌ها نشان دهنده بهبود چقرمگي پوشش‌هاي زمينه بين‌فلزي با افزودن بُر است. نتايج سايشي بدست آمده مشخص مي‌کند که مکانيزم سايش در هر دو پوشش WC-Co و پوشش کامپوزيتي زمينه بين‌فلزي يکسان بوده و مکانيزم غالب، جدا شدن ذرات از سطح و رشد ترک‌هاي زيرسطحي هستند. بررسي‌هاي سايشي انجام گرفته بر روي پوشش‌هاي تهيه شده نشان داد که پوشش کامپوزيتي زمينه بين‌فلزي حاوي 05/0 درصد وزني بُر ضريب اصطکاک و کاهش وزن کمتري نسبت به پوشش‌ WC-30 vol%Co داشته به طوريکه حتي با پوشش تجاري WC-20 vol%Co که داراي درصد فاز زمينه کمتر و اندازه ذرات WC (7/0 ميکرومتر) کمتر است قابل رقابت هستند. افزودن بُر به اين کامپوزيت‌ها منجر به دست‌يابي به خواص سايشي در حد پوشش‌هاي تجاري شده است که به دليل سختي بالاتر فاز زمينه آلومينايد آهن در مقايسه با کبالت است. از طرف ديگر بررسي‌هاي سايش در دماي بالا نيز بر روي پوشش کامپوزيتي زمينه بين‌فلزي انجام شد و نتايج بيانگر مقاومت سايشي بسيار بالاتر اين پوشش‌ها نسبت به پوشش‌هاي با زمينه کبالت است. لذا پوشش‌هاي کامپوزيتي WC-FeAl-B خواص سايشي مناسب‌تري در دماي پايين و رفتار بسيار مناسب‌تري در دماهاي بالا نسبت به پوشش‌هاي مرسوم با زمينه کبالت دارا هستند و پتانسيل کاربرد در دماهاي بالا را دارند. واژگان کليدي: پوشش کامپوزيتي، کاربيد تنگستن، آلومينايد آهن، پاشش حرارتي، HVOF، سايش، چقرمگي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی