Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Mehdi Salehi
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) مهدي صالحي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Izadi
علي ايزدي قهفرخي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Characterization of Co-Ti-C Composite Coatings Formed by GTAW In the carrent study the in-situ fabrication process of a layered metal matrix composite coating was The coating consists of a matrix of cobalt-titanium intermetallics and the reinforcement phase of titanium carbide. The fabrication process is welding was Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), conducted using a pre-placed powder mixture of elemental titanium, cobalt, and graphite. Several materials characterization methods including microstructure, Vickers microhardness, dilution, phase formation, wear, fracture toughness were employed to study the coating and coating–substrate interface. The intermetallic phases in the matrix vary from Co-rich phases at the coating surface to Ti-rich compounds near the substrate. The microstructure and microhardness of the samples were surveyed across the cross section. Various samples were used to study the microstructure. Metallographic samples were prepared using standard mechanical polishing procedures and etching in a solution containing hydrofluoric acid (HF), nitric acid (HNO 3 ) and water with volume ratio of 1:6:7. Then, microstructure, hardness and phase structure of samples were investigated using scanning electron microscopy, microhardness measurements and XRD analysis, respectively. The interface is revealed to have a smooth profile, free of any porosity or cracks, with good metallurgical bonding to the substrate. The microstructures of these coating were studied by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction. The specimens were investigated by energy dispersion spectroscopy (EDS) and micro hardness test was used. A relatively uniform hardness in the range of 760- 980 HVN is achieved through a depth of 500m into the coating. The surface hardness of specimen with 40% TiC was near 980 HVN and The hardness gradually decreases to 400 HVN at the substrate interface. The hardness evolution, which is predictable using the Rule of Mixtures, is explained by the fraction of the carbide particles and the type of intermetallic compounds in the matrix. The mechanism of wear was abrasive and adhesive wear. The weight loss of specimen with increase in weight fraction of reinforcement decrease. Mathematical models were developed to predict hardness and dilution percent of claddings. Response surface method (RSM) was used not only for development of the regression models but also for better understanding of the effect of variables. In addition, analysis of variance (ANOVA) was employed to check the adequacy of the developed models. Based on the results of the mathematical models, it was observed that reinforcement parameters can significantly affect the hardness while they have not a significant .
چکيده در اين تحقيق ريزساختار و خواص سايشي روکش کامپوزيتي از نوع ترکيبات بين فلزي Co-Ti همراه با تقويت کننده TiC بر سطح تيتانيوم خالص به روش جوشکاري قوسي تنگستن–گازمورد بررسي قرار مي گيرد. بدين منظور مخلوط هاي پودري Co-TiوCo-Ti-C با نسبت استوکيومتري مشخص آماده شده و عمليات آسياب کاري روي آن انجام شد. مخلوط حاصل با ضخامت mm2 فشرده سازي و بر روي سطح زير لايه قرار داده شده و با استفاده از فرايند جوشکاري قوسي تنگستن–گاز روکش کاري نمونه ها انجام گرفت. به منظور بررسي ساختار ميکروسکوپي، سختي وميزان چقرمگي شکست، تعيين نوع فازهاي تشکيل شده، تعيين رفتار سايشي و ضريب اصطکاک پوشش ها به ترتيب از ميکروسکوپ نوري و الکتروني روبشي، ريز سختي سنجي و سختي سنجي، دستگاه پراش پرتو ايکس و دستگاه سايش پين روي ديسک استفاده شده است. براي ارزيابي چقرمگي شکست نمونه هاي روکش کاري شده از آزمون بررسي اثر فرورونده استفاده شد. نتايج ريزساختاري حاکي از حضور يک فاز زمينه به همراه فاز دندريتي توزيع شده در آن است که با انجام آزمايش هاي مختلف از جمله آزمايش پراش پرتو ايکس حضور فازهاي CoTi و Co 2 Ti و CoTi 2 در کنار فاز TiC به عنوان فاز تقويت کننده مورد تاييد قرار گرفت. نتايج سختي بدست آمده براي نمونه هاي بدون تقويت کننده حدود 350 تا 500 ويکرز و براي نمونه هاي حاوي تقويت کننده بر اساس درصد افزودن فاز تقويت کننده در حدود 740 تا 980 ويکرز است. مکانيزم عمده سايش در نمونه بدون تقويت‌کننده مکانيزم خراشان بوده که با افزايش ذرات تقويت‌کننده ميزان کاهش وزن ناشي از سايش و عمق خراش‌هاي ايجاد شده کاهش ‌يافت که مي توان اين اثر را به افزايش سختي ناشي از اثر افزودن تقويت کننده مرتبط دانست به‌طوري که در نمونه حاوي 50% تقويت‌کننده اين اثرات به حداقل مي‌رسد. طراحي آزمايش مرکب مرکزي که زيرمجموعه روش رويه پاسخ است، به منظور مشخص کردن تاثير گذاري هرکدام از فاکتورهاي موثر درروکش کاري پالسي بر خواص مختلف و اثر تعاملات آنها استفاده شد. پس از بررسي هاي انجام شده، عوامل جريان پيک، جريان زمينه، زمان پايداري قوس در جريان پيک و درصد فاز تقويت کننده به ترتيب به عنوان موثرترين فاکتورها مشخص شدند. در نهايت پس از تحليل نتايج کلي مي توان دريافت که موثرترين فاکتورها بر سختي به ترتيب ميزان تقويت کننده، و زمان پايداري قوس در جريان پيک، جريان زمينه و جريان پيک مي باشد و موثرترين فاکتورها بر رقت، به ترتيب فاکتورهاي زمان پايداري قوس در جريان پيک، جريان پيک، جريان زمينه و ميزان تقويت کننده و موثرترين فاکتورها برچقرمگي شکست به ترتيب فاکتورهاي جريان زمينه، زمان پايداري قوس در جريان پيک، جريان پيک و ميزان تقويت کننده مي باشد. کلمات کليدي : ترکيبات بين‌فلزي Co-Ti، کامپوزيت زمينه بين فلزي، ساختار ميکروسکوپي، روکش کاري قوسي تنگستن-گاز، سايش، طراحي آزمايش.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی