Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علی شفیعی (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
در این پژوهش پوشش‌های کامپوزیتی پایه نیکل NiCrBSi حاوی ذرات روانکار جامد گرافیت به روش HVOF بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 420 اعمال شده و سپس مشخصه‌یابی شدند. برای این منظور پودر گرافیت با درصدهای 0، 5 و 10 درصد وزنی به پودر NiCrBSi اضافه شد و به وسیله مخلوط‌کن به مدت یک ساعت به خوبی مخلوط و سپس توسط فرایند HVOF بر روی سطح زیرلایه‌ها اعمال شد. جهت تعیین فازهای ایجاد شده در اثر فرایند پاشش از پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد و بررسی ریزساختارها به کمک متالوگرافی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) صورت پذیرفت. بر اساس الگوی پراش پرتو ایکس نمونه‌های پوشش داده شده، فاز غنی از نیکل به عنوان فاز اصلی در تمامی پوشش‌ها شناخته شد. همچنین فازهای کاربیدی Cr 7 C 3 و Cr 23 C 6 و بورایدی Ni 3 B و CrB در پوشش‌ها شناسایی شد. به کمک آزمون ریزسختی‌سنجی، پروفیل سختی نمونه‌ها به دست آمد. آزمون سایش گلوله بر روی دیسک برای بررسی رفتار سایشی پوشش‌ها در دمای محیط و دمای بالا استفاده شد. در آزمون سایش دمای محیط با افزایش درصد گرافیت مقدار مقاومت سایشی و سختی پوشش پایه نیکل افت کرد اما ضریب اصطکاک کاهش یافت. در آزمون سایش دمای بالا، پوشش حاوی 10 درصد وزنی روانکار گرافیت مقاومت سایشی بالاتری را نسبت به دیگر پوشش‌ها از خود نشان داد، هم‌چنین ضریب اصطکاک پوشش‌های کامپوزیتی حاوی روانکار کمتر از ضریب اصطکاک پوشش خالص NiCrBSi به دست آمد. پوشش خالص کم‌ترین میزان تخلخل را دارا بود. جهت بررسی رفتار اکسیداسیون دمای بالای پوشش‌ها، فرایند اکسیداسیون سیکلی در دمای 800 درجه سانتی‌گراد انجام گرفت. سپس از XRD و EDS به منظور شناسایی فازهای تشکیل شده استفاده گردید. نتایج نشان داد پوشش خالص NiCrBSi دارای کمترین میزان افزایش وزن بر واحد سطح نسبت به زمان می‌باشد. میزان افزایش وزن نمونه‌ها در ابتدا زیاد بود اما با گذشت زمان و تشکیل اکسید و اسپینل‌های مختلف نظیر Ni 2 O 3 ، Cr 2 O 3 ، iO 2 ، Fe 2 O 3 و NiCr 2 O 4 و مسدود شدن مسیر نفوذ اکسیژن کاهش تدریجی از خود نشان داد. کلمات کلیدی پوشش NiCrBSi، ضریب اصطکاک، فرایند HVOF، ذرات گرافیت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی