Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hassan Abbasi,Fatallah Karimzadeh
محمدحسن عباسی (استاد راهنما) فتح اله کریم زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehraz Javdan
مهرناز جاودان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Synthesis and characterization of nanostructured CuMnNiZnAl high entropy alloy by mechanical alloying
In this research, nanostructures High entropy alloy of CuMnNiZnAl was manufactured by mechanical alloying. For this purpose, copper, nickel, zinc, manganese and aluminum powders with atomic ratios equaled for 80 and 120 hours in three different ways of mechanical alloying. Internal structure and powdwe particales morphology change were studied using X-ray diffraction (XRD), scanning electrone microscopy (SEM) with energy resolusion X-ray analysis (EDS). Thermal behavior was carried out differential scanning calorimeter (DSC) and thermal gravimeter analysis (TG) . Also, microscopic tests, shear punches and wear test were used to investigate mechanical properties. The results of the X-ray diffraction test showed that this alloy had a solid solution with a FCC structure and a crystallite size of 10 nm after 120 hours of milling. The investigate of alloying process variables (milling speed, number of balles) on alloy manufacturing was studied. By calculating the energy in three route, it was determined that by increasing energy by 3 times the second path and by 8 times the total energy transferred to the powder in the third path, conditions for the formation of a solid solution were provided. . Also, the results of energy resolusion X-ray analysis (EDX) confirm the absence of impurities and the correctness of the chemical composition obtained with the compound in question. Parameters including melting point, mixing enthalpy change, mixing entropy change, atomic size difference, electronegativity difference and valence electron concentration of the alloy were calculated And comparison of the results with the proposed criteria for full stability of the phase in the high entropy alloys were completely consistent and predicted the formation of a solid solution FCC. The results of the DSC test indicated that Up to melting temperatureof the alloy no intermetallic compound is not formed in the alloy. Also, the behavior of thermal gravimeter analysis (TG) in this alloy showed that the alloy had a weight loss of 31.5% with increasing temperature to melting temperature. The thermodynamic study by the Mediama model in this alloy created a solid solution as the first phase of the formation of this alloy. Spark Plasma Sintering method was used to compress and prepare a bulk sample. For alloy produced by the alloying method, the amount of micro hardness was 750 HV. The ultimate shear stress and yield shear stress were 80.15MPa and 122.1Mpa, respectively. The tribological behavior of alloys produced by mechanical alloying at ambient temperature and 400 ° C was investigated by ball on disk for 1000m distance. Results showed that the wear mechanism at ambient temperature were delamination and adhesive wear at temperature of 400 . Also, the higher wear resistance of the alloy at 400 ° C was concluded. Finally, in order to compare some properties of CuMnNiZnAl alloy (such as micro hardness, yield shear stress and ultimate shear stress), the VAR method was also developed.
دراین پژوهش آلیاژآنتروپی بالای نانوساختار CuMnNiZnAl به روش آلیاژسازی مکانیکی تولید شد. بدین منظور پودرهای مس، نیکل، روی ،منگنز و آلومینیوم با نسبت های اتمی برابر به مدت 80 و 120 ساعت در سه مسیر متفاوت آلیاژسازی مکانیکی انجام شد. تغییرات ایجاد شده در ساختار و مورفولوژی ذرات پودر به وسیله پراش پرتو ایکس (XRD) ومیکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDS) ارزیابی شد. به منظور بررسی رفتار حرارتی از آزمون های حرارتی گرماسنجی افتراقی (DSC) و وزن سنجی حرارتی (TG) استفاده شد. همچنین از آزمون های میکروسختی، سنبه برشی و آزمون سایش جهت بررسی خواص مکانیکی انجام گرفت. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که این آلیاژ بعد از 120 ساعت آسیاب کاری دارای محلول جامد پنج تایی با ساختار FCC و اندازه کریستالیت nm 10 می باشد. . بررسی متغییرهای فرایند آلیاژسازی (سرعت آسیاب کاری، تعداد گلوله ها) بر روی ساخت آلیاژ مورد مطالعه قرار گرفت. با محاسبه انرژی در سه مسیر مشخص شد که با 3 برابر شدن انرژی نسبت به مسیر دوم و8 برابر نسبت به مسیراول انرژی کل منتقل شده به پودر در مسیر سوم شرایط برای تشکیل محلول جامد فراهم گردید. همچنین نتایج طیف سنج تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDX) عدم وجود ناخالصی و صحت ترکیب شیمیایی به دست آمده با ترکیب مورد نظر را تائید می کند. با محاسبه ی متغییرهائی مانند دمای ذوب، تغییرات آنتالپی انحلال، تغییرات آنتروپی انحلال، تفاوت اندازه اتمی، اختلاف الکترونگاتیویته و غلظت الکترون های ظرفیتی و مقایسه نتایج به دست آمده با معیارهای پیشنهاد شده برای پایداری فاز در آلیاژهای آنتروپی بالا تطابق کامل داشت و تشکیل محلول جامد FCC را پیش بینی کرد. نتایج حاص از آزمون DSC نشان داد که تا دمای ذوب آلیاژ( 1010) هیچ گونه ترکیب بین فلزی در آلیاژ تشکیل نشده است. همچنین رفتار وزن سنجی حرارتی (TG) در این آلیاژ نشان داد که آلیاژ با افزایش دما تا دمای ذوب 5/31 درصد کاهش وزن را داشته است. بررسی ترمودینامیکی توسط مدل مدیما در این آلیاژ تشکیل محلول جامد را به عنوان اولین فاز تشکیل دهنده در این آلیاژمعرفی کرد. با روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای فشرده سازی و تهیه نمونه بالک انجام گرفت. برای نمونه تولید شده به روش آلیاژسازی مقدار ریزسختی HV750 به دست آمد. همچنین تنش نهایی برشی و تنش تسلیم برشی به ترتیب MPa51/80 و MPa91/122به دست آمد. رفتار سایشی آلیاژ تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی در دو دمای محیط و 400 با استفاده از آزمون پین روی دیسک تا مسافت m1000 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مکانیزم سایش در دمای محیط سایش ورقه ای و در دمای 400 سایش چسبان است. همچنین مقاومت به سایش بالاتر آلیاژ در دمای 400 نسبت به دمای محیط از این آزمون نتیجه گیری شد. در نهایت جهت مقایسه برخی خواص آلیاژCuMnNiZnAl (مانند میکرو سختی و تنش تسلیم برشی و تنش نهایی برشی) به روش ذوبی(VAR) نیز تولید شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی