Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad
محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Parisa Moazzen
پریسا موذن

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Fabricating of CoCrFeNiZr nano/fine grain high entropy alloy and evaluation of microstructure and mechanical properties
High entropy alloys (HEAs) as solid solution alloys that consist at least 4 basic elements with equal atomic ratio usually formed with between 5-35 atomic percentages of basic elements .often microstructure and properties of HEAs depend on kind and amount of constituent elements. So that if elements and compositions select truly can be received to ratio of FCC and BCC solid solution that to bring best physical and mechanical properties. in this investigation high entropy alloy of Fe Co Cr Ni prepared by mechanical alloying at different times of ball milling (10,20,30,40,50 hour ) . results of XRD tests in this stage show that FCC and BCC phase performed after 30h ball milling to investigation of the effect of change in percentage of basic atoms on this high entropy alloy , Fe x CoCrNi (x=1.3,1.6) synthesized that increasing in BCC phase fraction. Effect of addition of different atomic percentage of Zr to FeCoCrNi alloy system, microstructure and phase changes investigate by scanning electron microscope equipped with EDS , transition elector microscope and xray different ion test .thermodynamic stability of formed phase were evaluated using extended mediema model for all synthesized alloys. Thermal analysis were carried out with differential scanning calorimetric(DSC) at heating rate of 5°C/min and thermal gravimetric analysis (TGA) for all produced alloy powders. Results showed that all alloy systems have good thermal stability up to 800°C. to study of mechanical and tribological properties of alloy systems , powders compact by spark plasma sintering() method at 900°C, under pressure of 450Mpa and for 6 min. mechanical properties of compact samples studied by micro and macro hardness and shear punch tests. eventually tribological behavior of all ed samples carried out by pin on disk test for 1000m distances. Results show that increasing of Fe atomic percentage in FeCoCrNi alloy system addition to improving the mechanical properties (increasing of hardness and shear stress) improved the wear properties of these alloys. Addition of Zr and synthesis of FeCoCrNiZr 0.4 quintuple alloy improved the mechanical properties of ed samples of this alloy (UTS increase to 565Mpa and microhardness increase to 828 Vickers). Therefor in this alloy by increasing of BCC phase resistance against of plastic deformation increased and wear behavior improved.
آلیاژهای آنتروپی بالا (HEAs) به عنوان آلیاژهای محلول جامد شامل حداقل 4 عنصر اصلی با نسبت اتمی 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، به طوری که در صورت انتخاب دقیق عناصر و ترکیبات، می توان به نسبتی از محلول های جامد BCC یا FCC دست یافت که بهترین خواص مکانیکی و فیزیکی را برای آلیاژ رقم بزنند. در این پژوهش پودر آلیاژ آنتروپی بالای FeCoCrNi با استفاده از روش آلیاژسازی مکانیکی و در زمان های مختلف آسیاب کاری (10، 20، 30، 40 و 50 ساعت) تولید شد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) در این مرحله تشکیل فازهای BCC و FCC را پس از 30 آسیاب کاری نشان می دهد. به منظور بررسی تاثیر تغییر درصد اتمی عناصر پایه ی این آلیاژ آنتروپی بالا ، آلیاژهای Fe x CoCrNi (x=1.3 ,1.6) نیز سنتز شدند که افزایش میزان آهن، افزایش کسر فاز BCC را به همراه داشت. تاثیر افزودن درصدهای اتمی مختلف عنصر زیرکونیوم به سیستم آلیاژی FeCoCrNi و تغییر ریزساختاری و فازی ایجاد شده به واسطه اضافه کردن این عنصر با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مجهز به آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس(EDS)، میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) و XRD مورد مطالعه قرار گرفت. معیارهای پایداری فاز به کمک محاسبات ترمودینامیکی و با استفاده از مدل مدیما برای تمامی آلیاژهای سنتز شده بررسی شد. به منظور بررسی رفتار حرارتی، آزمون های حرارتی افتراقی(DSC) با نرخ حرارتی ثابت 5 ?C/min و وزن سنجی حرارتی(TGA) از پودرهای آلیاژی تولید شده به عمل آمد. نتایج نشان داد تمامی سیستم های آلیاژی تولید شده تا دمای حدود 800 درجه سانتی گراد از پایداری حرارتی خوبی برخوردار هستند. به منظور مطالعه رفتار مکانیکی و سایشی سیستم های آلیاژی سنتزشده، پودرها با استفاده از روش تف جوشی پلاسمایی جرقه ای() در دمای 900 درجه سانتی گراد با فشار 45 مگاپاسکال به مدت 6 دقیقه متراکم شدند. خواص مکانیکی قطعات متراکم شده توسط آزمون های سختی سنجی، ریزسختی سنجی و سنبه برشی ارزیابی شدند. در نهایت رفتار تریبولوژیکی نمونه های تولید شده با استفاده از آزمون سایشی پین بر دیسک در مسافت 1000 متر و برای تمامی نمونه های متراکم شده بررسی شد. نتایج نشان می دهد افزایش درصد اتمی عنصر آهن در سیستم آلیاژی FeCoCrNi علاوه بر بهبود خواص مکانیکی (افزایش سختی و افزایش مقدار تنش برشی)، بهبود رفتار سایشی این آلیاژ آنتروپی بالا را نیز به همراه دارد. اضافه کردن عنصر زیرکونیوم و سنتز آلیاژ پنج تایی FeCoCrNiZr 0.4 با افزایش استحکام نهایی قطعات متراکم شده تا 565 مگاپاسکال و افزایش ریزسختی تا 828 ویکرز به خوبی خواص مکانیکی آلیاژ را ارتقا بخشیده است. از طرفی در این آلیاژ، مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک بیشتر و رفتار سایشی به مراتب بهتر می شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی