Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علي شفيعي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadreza Afsous
محمدرضا افسوس

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Characterisation and evaluation of tribological properties of HVOF sprayed NiCrBSi-Gr composite coatings deposited on stainless steel 420
: In this study, high-velocity oxygen-fuel (HVOF) process was applied to create a composite coating on the surface of stainless steel 420 samples. The effect of graphite addition as solid lubricant on properties of HVOF sprayed NiCrBSi-Gr coatings was investigated. Various amounts of graphite powder 0%, 5% and 10% were mixed with NiCrBSi powder for 1 hour. Then, powders deposited on stainless steel 420 substrate with HVOF method. Evaluation of microstructure and properties of obtained composite coatings was done by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). Vickers micro hardness test was used to evaluate the hardness of coatings. Cyclic oxidation test in 800?C for 50 hours were performed to evaluate the oxidation resistance of coatings. Also, the ball-on-disk tests with 15N load and 1000m sliding distance at 25?C and 450?C were used to cold and hot wear resistance assessment of coatings. The results indicated that the NiCrBSi and NiCrBSi-10wt%Gr coatings exhibit maximum wear resistance at room temperature and high temperature, respectively. Friction coefficient of coatings containing solid lubricant was lower than NiCrBSi coating. The NiCrBSi-10wt%Gr coating exhibited high porosity (3.2%), but NiCrBSi coating had the lowest porosity of all. The ?-Ni was the main phase in all coatings. Further more, carbide phases (Cr 7 C 3 and Cr 23 C 6 ) and boride phases (Ni 3 B and CrB) were observed in all coatings. High temperature oxidation test indicated that NiCrBSi coating exhibits the best behaviour in comparision to other samples. Keywords: NiCrBSi coating, friction coefficient, HVOF method, graphite, solid lubricant, wear, high temperature oxidation
چکيده در اين پژوهش پوشش‌هاي کامپوزيتي پايه نيکل NiCrBSi حاوي ذرات روانکار جامد گرافيت به روش HVOF بر روي زيرلايه فولاد زنگ نزن 420 اعمال شده و سپس مشخصه‌يابي شدند. براي اين منظور پودر گرافيت با درصدهاي 0، 5 و 10 درصد وزني به پودر NiCrBSi اضافه شد و به وسيله مخلوط‌کن به مدت يک ساعت به خوبي مخلوط و سپس توسط فرايند HVOF بر روي سطح زيرلايه‌ها اعمال شد. جهت تعيين فازهاي ايجاد شده در اثر فرايند پاشش از پراش پرتو ايکس (XRD) استفاده شد و بررسي ريزساختارها به کمک متالوگرافي و ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) صورت پذيرفت. بر اساس الگوي پراش پرتو ايکس نمونه‌هاي پوشش داده شده، فاز غني از نيکل به عنوان فاز اصلي در تمامي پوشش‌ها شناخته شد. همچنين فازهاي کاربيدي Cr 7 C 3 و Cr 23 C 6 و بورايدي Ni 3 B و CrB در پوشش‌ها شناسايي شد. به کمک آزمون ريزسختي‌سنجي، پروفيل سختي نمونه‌ها به دست آمد. آزمون سايش گلوله بر روي ديسک براي بررسي رفتار سايشي پوشش‌ها در دماي محيط و دماي بالا استفاده شد. در آزمون سايش دماي محيط با افزايش درصد گرافيت مقدار مقاومت سايشي و سختي پوشش پايه نيکل افت کرد اما ضريب اصطکاک کاهش يافت. در آزمون سايش دماي بالا، پوشش حاوي 10 درصد وزني روانکار گرافيت مقاومت سايشي بالاتري را نسبت به ديگر پوشش‌ها از خود نشان داد، هم‌چنين ضريب اصطکاک پوشش‌هاي کامپوزيتي حاوي روانکار کمتر از ضريب اصطکاک پوشش خالص NiCrBSi به دست آمد. پوشش خالص کم‌ترين ميزان تخلخل را دارا بود. جهت بررسي رفتار اکسيداسيون دماي بالاي پوشش‌ها، فرايند اکسيداسيون سيکلي در دماي 800 درجه سانتي‌گراد انجام گرفت. سپس از XRD و EDS به منظور شناسايي فازهاي تشکيل شده استفاده گرديد. نتايج نشان داد پوشش خالص NiCrBSi داراي کمترين ميزان افزايش وزن بر واحد سطح نسبت به زمان مي‌باشد. ميزان افزايش وزن نمونه‌ها در ابتدا زياد بود اما با گذشت زمان و تشکيل اکسيد و اسپينل‌هاي مختلف نظير Ni 2 O 3 ، Cr 2 O 3 ، iO 2 ، Fe 2 O 3 و NiCr 2 O 4 و مسدود شدن مسير نفوذ اکسيژن کاهش تدريجي از خود نشان داد. کلمات کليدي پوشش NiCrBSi، ضريب اصطکاک، فرايند HVOF، ذرات گرافيت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی