Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh,Morteza Shamanian esfahani
سیدفخرالدین اشرفی زاده (استاد راهنما) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Foad Ghaeni
فواد قائنی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Formation of Ni-Ti-C composite coatings on Austenitic stainless steel by welding and Evaluating wear behavior
The formation of Ni-Ti intermetallic coatings reinforced by TiC particles on AISI 304 stainless steel surface using Ni-Ti-C elemental powder mixtures via GTAW process has been studied in this research. The elemental powder mixtures with calculated stochiometric proportions were milled as first step. Then those mixtures were pressed to form a bricket called filler alloy and subsequently melted on steel substrate using GTAW process. The microstructure and phase structure of specimens were studied using optical microscope and SEM and XRD respectively. The micro hardness of specimens were measured using Vickers indentor and wear tests were done using pin on disc method. The results show that milling and subsequent GTAW melting of Ni-Ti powder mixtures lead to formation of dual phase NiTi/Ni 3 Ti structure which have thickness of 1.5 mm with hardness degree of at least 600 Hv while same process using Ni-Ti-C powder mixture lead to formation of dual phase NiTi/Ni 3 Ti structure containing TiC particles which have excessive thickness of 100 to 300 HV depending on the reinforcing phase content. The formation of these phases were analyze dusing process kinetics and equilibrium phase diagram of Ni-Ti and were compared by the microstructures of coatings. The analyses results reveal that the formation of TiC in these coatings is prior to the formationof Ni-Ti intermetallics. TiC also has an important effect on the location and constitution of intermetallic phases by depleting Ti atoms of adjacent regions. Evaluating wear behavior of coatings reveals that the addition of TiC in matrix has a coicuous effect on decreasing the mass loss during wear tests. It seems that abrasive wear is the dominant mechanism in wear of unreinforced coatings and its role decreases with addition of TiC to the matrix.
در این پژوهش تشکیل پوشش های کامپوزیتی دارای زمینه ای از ترکیبات بین فلزی Ni-Ti همراه با تقویت‌کننده TiC بر سطح فولاد زنگ نزن AISI 304 با استفاده از مخلوط پودری Ni-Ti-C و با به‌کارگیری فرایند فعال سازی مکانیکی و جوشکاری قوسی تنگستن گاز بررسی شده است. بدین منظور مخلوط های پودری Ni-Ti و Ni-Ti-C با نسبت استوکیومتری مناسب تهیه و آسیاب کاری شد. مخلوط حاصل پس از فشرده سازی روی سطح فولاد زنگ نزن AISI 304 قرار داده شده و با استفاده از فرایند GTAW ذوب شد. مطالعه ساختار میکروسکوپی روکش ایجاد شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و بررسی‌های فاز شناسی توسط پراش پرتو ایکس (XRD) انجام گرفت. سختی پوشش ها توسط ریزسختی سنج و با ایندنتور ویکرز و رفتار سایشی پوشش‌ها توسط آزمایش پین روی دیسک ارزیابی شد. یافته‌های آزمایش نشان داد که با انجام فرایند آسیاب کاری مخلوط پودری i-Ti و روکش‌کاری جوشی بعدی، پوشش از جنس ترکیبات بین‌فلزی Ni-Ti با ضخامت بیش از 5/1 میلی‌متر و سختی HV 600 حاصل می‌شود. درحالی که استفاده از مخلوط پودری Ni-Ti-C منجر به ایجاد پوششی با زمینه‌ی NiTi و Ni 3 Ti همراه با تقویت‌کننده TiC می‌شود که سختی آن بسته به‌میزان تقویت کننده از HV 100 تا HV 300 بیش از نمونه بدون تقویت‌کننده است. تشکیل این فازها با توجه به سینتیک فرایند و نمودار فازی نیکل تیتانیم مورد تحلیل قرار گرفته و با ساختارهای میکروسکوپی و نتایج آنالیز ترکیب شیمیایی توسط طیف سنج نشر انرژی (EDS) مقایسه شدند. ارزیابی نتایج نشان می دهد که تشکیل TiC در این پوشش‌ها مقدم بر تشکیل فازهای بین‌فلزی Ni-Ti است. کاربید تیتانیم همچنین تاثیر مهمی روی ترکیب و مکان تشکیل فازهای بین‌فلزی دارد که ناشی از مصرف شدن اتم‌های تیتانیم در نواحی اطراف ذرات کاربیدی است. بررسی‌های رفتار سایشی پوشش های تشکیل شده بیانگر بهبود چشمگیر رفتار سایشی آن ها در اثر افزودن تقویت‌کننده TiC به زمینه بین‌فلزی است. مکانیزم عمده سایش در نمونه بدون تقویت‌کننده مکانیزم خراشان بوده و با افزایش ذرات تقویت‌کننده میزان سایش و عمق خراش‌های ایجاد شده کاهش می‌یابند به‌طوری که در نمونه حاوی 50% تقویت‌کننده این اثرات به حداقل می‌رسد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی