Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,MohammadReza Toroghinejad
فتح اله کریم زاده (استاد مشاور) محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Atia Torabizadeh
آتیا ترابی زاده

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Fabricating of fine grain/nanostructured CoCrFeMoTi high entropy alloy and evaluation of microstructure and mechanical
In this study, nanostructured CoCrFeMoTi high-entropy alloy was synthesized using mechanical alloying . The microstructural features and mechanical properties of this alloy were compared with those of CoCrFeNi high-entropy alloy in order to investigate the influence of the substitution of Ni with Mo and Ti. Internal structure and powder particles morphology changes were studied using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) with energy resolution X-ray analysis (EDS) and transmission electron microscopy (TEM). After 40h of ball milling, two supersaturated BCC solid solution phases were obtained. For the selected alloy system, some physical properties and thermodynamic variables were calculated, including melting point, dissolution enthalpy changes, dissolution entropy changes, atomic size difference, electronegativity difference and valence electron concentration. The calculation results were in full agreement with the criteria for high entropy alloy formation, predicting the formation of high entropy alloy with a BCC solid solution structure. Thermal analysis was carried out with differential scanning calorimeter (DSC) and thermal gravimeter analysis (TGA) at heating rate of 5 for alloyed powders. Results showed that the high-entropy alloys have good thermal stability up to 670 . Consolidation of the alloyed powder was performed by spark plasma sintering under different conditions (temperature, pressure and electrical pulses) and optimized sample selected. Mechanical properties of bulk samples were studied by micro and macro hardness and shear punch tests. Hardness values obtained from macro and micro hardness were 778 and 1031HV, respectively. The values of the ultimate shear stress and yield shear stress were 106 and 81MPa, respectively. Finally, tribological behavior experiment of the optimized sample were carried out by ball on disk for 1000m distances. Results show that the dominant wear mechanisms of CoCrFeMoTi alloy were adhesive and delamination wear at ambient temperature and adhesive wear at elavated temperature. The higher wear resistance of the alloy at higher temperature than the ambient temperature was concluded.
در این پژوهش به منظور بررسی همزمان حذف عنصر نیکل و افزودن عناصر مولیبدن و تیتانیوم بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آنتروپی بالا (HEA) CoCrFeNi، آلیاژ آنتروپی بالای نانوکریستالی CoCrFeMoTi به روش آلیاژسازی مکانیکی ساخته شد. تغییرات ایجاد شده در ساختار داخلی و مورفولوژی ذرات پودر به وسیله پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDS) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) ارزیابی شد. نتایج نشان داد که پس از 40 ساعت آسیاب کاری آلیاژ آنتروپی بالا با ساختارهای BCC محلول جامد تشکیل شد. برخی خواص فیزیکی و متغیرهای ترمودینامیکی مانند نقطه ذوب، تغییرات آنتالپی انحلال، تغییرات آنتروپی انحلال، اختلاف اندازه اتمی، اختلاف الکترونگاتیویته و غلظت الکترون های ظرفیتی برای این آلیاژ محاسبه شد. نتایج محاسبات در تطابق کامل با معیارهای تشکیل آلیاژ آنتروپی بالا بود و تشکیل آلیاژ آنتروپی بالا با ساختار محلول جامد BCC را پیش بینی کرد. به منظور بررسی رفتار حرارتی، آزمون های حرارتی افتراقی (DSC) و وزن سنجی حرارتی (TGA) روی پودر آلیاژی انجام شد. پایداری حرارتی آلیاژ تا دمای 670 ثابت شد. به منظور ساخت نمونه حجمی، پودر آلیاژ آنتروپی بالا به روش تف جوشی پلاسمای جرقه ای در شرایط متفاوت (دما، فشار و پالس الکتریکی) متراکم و نمونه بهینه از میان آن ها انتخاب شد. بررسی رفتار مکانیکی آلیاژ با استفاده از آزمون سختی، ریزسختی سنجی ویکرز و سنبه برشی انجام گرفت. مقادیر سختی بدست آمده برای سختی و ریزسختی به ترتیب برابر با 778 و HV1031 بود. همچنین مقادیر تنش نهایی برشی و تسلیم برشی 106 و MPa81 بدست آمد. درنهایت رفتار سایشی دمای محیط و دمای بالای نمونه بهینه آلیاژ با استفاده از آزمون سایش گلوله بر دیسک تا مسافت m1000 انجام شد. نتایج بدست آمده نشان دهنده مکانیزم های سایش غالب چسبان و ورقه ای در دمای محیط و مکانیزم سایش چسبان در دمای بالا است. همچنین مقاومت به سایش بالاتر آلیاژ در دمای بالا نسبت به دمای محیط از این آزمون نتیجه گیری شد. کلمات کلیدی: آلیاژآنتروپی بالا، CoCrFeMoTi، آلیاژسازی مکانیکی، نانوکریستال، پایداری حرارتی، خواص مکانیکی، رفتار سایشی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی