Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad
محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Pirmoradian
حسین پیرمرادیان

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

evaluation of microstructure and mechanical properties of FeCrCoNiCu high entropy alloy Fabricated by mechanical alloying and vacuum arc melting
High Entropy Alloys (HEAs) as solid soluble alloys contain at least 5 main elements with an equal or nearly equal atomic ratio, which typically comprise elements are between 5 and 35% at in these alloys. Mainly, the type of microstructure and properties of the high entropy alloys depend on the type and amount of the forming elements, so that in these alloys a solid solution of FCC, BCC, or a combination of these two solutions can be obtained in order to achieve better strength and uniformity acquired. In this study, FeCrCoNiCu high entropy alloy powder was produced using mechanical alloying (MA) and different milling times (10, 20, 30, 40 and 50 hours). X-ray diffraction (XRD) results at this stage indicate that FCC and BCC phases are formed after 30 hours of milling. In order to determine the atomic percent of the elements and the chemical composition, X-ray diffraction analysis (EDS) and scanning electron microscopy (SEM) were used to study the microstructure and morphology of the FeCrCoNiCu alloy system. In order to investigate the thermal behavior, a differential thermal test (DSC) with a constant thermal temperature of 10 ? /min was made from the alloyed powder. In order to investigate the mechanical behavior of the FeCrCoNiCu alloy system, the alloy powder was compressed using spark plasma sputtering () and vacuum arc remelting (VAR), and their microstructure and mechanical properties were compared. The mechanical properties of the FeCrCoNiCu alloy system, produced by MA and VAR methods, were evaluated by hardness, microhardness and shear punching tests. The results show that the microhardness and hardness of the alloy produced by the MA method are more than the alloy produced by the VAR method. In contrast to the results of the shear punch test, the yield strength and tensile strength of the alloy were significantly higher in the VAR than the MA alloy. Also, scanning electron microscopy images show that the alloy produced by the MA method has two phases of FCC (main phase and Cu-rich phase) and the alloy manufactured by the VAR method with three phase FCC (main phase, Cu-rich phase and Cr-rich phase). Keywords : high entropy alloys, mechanical alloying, vacuum arc melting, mechanical properties, microstructure
آلیاژهای آنتروپی بالا (HEAs) به‌عنوان آلیاژهای محلول جامد شامل حداقل 5 عنصر اصلی با نسبت اتمی مساوی و یا تقریباً مساوی هستند که معمولاً در این آلیاژها عناصر تشکیل دهنده بین 5 تا 35 درصد اتمی آلیاژ را به خود اختصاص می دهند. عمدتاً نوع ریزساختار و خواص آلیاژهای آنتروپی بالا به نوع و میزان عناصر تشکیل دهنده بستگی دارد، به‌طوری که در این آلیاژها می توان به محلول جامد FCC، BCC و یا ترکیبی از این دو محلول را به‌منظور دستیابی به استحکام و شکل پذیری بهتر دست ‌یافت. در این پژوهش پودر آلیاژ آنتروپی بالا FeCrCoNiCu با استفاده از روش آلیاژسازی مکانیکی (MA) و در زمان های مختلف آسیاکاری (10، 20، 30، 40 و 50 ساعت) تولید شد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) در این مرحله نشان می دهد که فازهای FCC و BCC بعد از 30 ساعت آسیاب کاری تشکیل شده است. برای بررسی میزان درصد اتمی عناصر تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی و برای بررسی ریزساختار و مورفولوژی سیستم آلیاژی FeCrCoNiCu به ترتیب از آزمون آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDS) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. به‌منظور بررسی رفتار حرارتی، آزمون حرارتی افتراقی (DSC) با نرخ حرارتی ثابت 10 از پودر آلیاژی تولید شده به عمل آمد. برای بررسی رفتار مکانیکی سیستم آلیاژ FeCrCoNiCu، پودر آلیاژ با استفاده از دو روش تف جوشی پلاسما جرقه ای () و روش ذوب قوسی تحت خلاء (VAR) متراکم شد و ریزساختار و خواص مکانیکی آن‌ها با یکدیگر مقایسه شد. خواص مکانیکی سیستم آلیاژی FeCrCoNiCu که به دو روش MA و VAR تولید شده اند، توسط آزمون های سختی سنجی، ریزسختی سنجی و سنبه برشی ارزیابی شد و با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان می دهد که ریزسختی و سختی آلیاژ تولیدی به روش MA بیشتر از آلیاژ تولیدی به روش VAR می باشد. در مقابل نتایج آزمون سنبه برشی، نشان‌دهنده‌ی استحکام تسلیم و استحکام کششی بیشتر آلیاژ تولیدی به روش VAR نسبت به آلیاژ اولیدی به روش MA است. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد که آلیاژ تولیدی به روش MA دارای دو فاز FCC ( فاز اصلی و فاز غنی از مس) و آلیاژ تولیدی به روش VAR دارای سه فاز FCC (فاز اصلی، فاز غنی از مس و فاز غنی از کروم) هستند. کلمات کلیدی: آلیاژ آنتروپی بالا، آلیاژسازی مکانیکی، ذوب قوسی تحت خلاء، خواص مکانیکی، ریزساختار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی